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DE102018205894B4 - Objective changing device for a microscope system and method for adjusting an objective - Google Patents

Objective changing device for a microscope system and method for adjusting an objective

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Publication number
DE102018205894B4
DE102018205894B4 DE102018205894.6A DE102018205894A DE102018205894B4 DE 102018205894 B4 DE102018205894 B4 DE 102018205894B4 DE 102018205894 A DE102018205894 A DE 102018205894A DE 102018205894 B4 DE102018205894 B4 DE 102018205894B4
Authority
DE
Germany
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lens
objective
adapter
active
optical axis
Prior art date
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Active
Application number
DE102018205894.6A
Other languages
German (de)
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DE102018205894A1 (en
Inventor
Saskia Pergande
Ingo Fahlbusch
Peter Schacht
Daniel Stegmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Microscopy GmbH
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Publication date
Application filed by Carl Zeiss Microscopy GmbH filed Critical Carl Zeiss Microscopy GmbH
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Priority to CN201910297007.7A priority patent/CN110389434B/en
Priority to US16/386,845 priority patent/US11194148B2/en
Publication of DE102018205894A1 publication Critical patent/DE102018205894A1/en
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Publication of DE102018205894B4 publication Critical patent/DE102018205894B4/en
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    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/24Base structure
    • G02B21/248Base structure objective (or ocular) turrets

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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)

Abstract

Objektivwechselvorrichtung (2) für ein Mikroskopsystem (1) mit
einem Objektivübergabeelement (3) mit wenigstens einer Objektivhalterung (4) zur Halterung eines mit einem Adapter (7) versehenen Objektivs (6), wobei
das Objektivübergabeelement (3) dazu ausgebildet ist, ein ausgewähltes aktives Objektiv (6) gesteuert einer Übergabeposition (CP) zuzustellen, wobei
eine Objektivachse (61) des aktiven Objektivs (6) in der Übergabeposition (CP) nicht mit der optischen Achse (11) des Mikroskopsystems (1) zusammenfällt,
einer Übernahmevorrichtung (5), die in Richtung der optischen Achse (11) des Mikroskopsystems (1) verstellbar ist und die mit dem Adapter (7) des aktiven Objektivs (6) in Kontakt bringbar ist und die zum Transport des aktiven Objektivs (6) entlang einer Transportstrecke (TS) in einer zur optischen Achse (11) des Mikroskopsystems (1) orthogonalen Transportrichtung (TR) zwischen der Übergabeposition (CP) und einer Arbeitsposition (WP) in der optische Achse (11) des Mikroskopsystems (1) ausgebildet ist;
wobei die Transportstrecke (TS) kürzer ist als die Ausdehnung der Objektivhalterung (4) in der Transportrichtung (TR), sodass sich mindestens Bereiche des Adapters (7) des an der Arbeitsposition (WP) befindlichen aktiven Objektivs (6) noch innerhalb der Ausdehnung der Objektivhalterung (4) befinden.
Objective changing device (2) for a microscope system (1) with
a lens transfer element (3) with at least one lens holder (4) for holding a lens (6) provided with an adapter (7), wherein
the lens transfer element (3) is designed to deliver a selected active lens (6) to a transfer position (CP) in a controlled manner, wherein
an objective axis (61) of the active objective (6) in the transfer position (CP) does not coincide with the optical axis (11) of the microscope system (1),
a transfer device (5) which is adjustable in the direction of the optical axis (11) of the microscope system (1) and which can be brought into contact with the adapter (7) of the active objective (6) and which is designed to transport the active objective (6) along a transport path (TS) in a transport direction (TR) orthogonal to the optical axis (11) of the microscope system (1) between the transfer position (CP) and a working position (WP) in the optical axis (11) of the microscope system (1);
wherein the transport path (TS) is shorter than the extension of the lens holder (4) in the transport direction (TR), so that at least areas of the adapter (7) of the active lens (6) located at the working position (WP) are still within the extension of the lens holder (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Objektivwechselvorrichtung für ein Mikroskopsystem sowie-ein Verfahren zum Zustellen eines Objektivs mit einem Adapter in die optische Achse eines Mikroskopsystems.The invention relates to an objective changing device for a microscope system and a method for moving an objective with an adapter into the optical axis of a microscope system.

In vielen modernen Verfahren der Mikroskopie ist eine hochgenaue Positionierung der jeweils zur Bilderfassung verwendeten Mikroskopobjektive erforderlich. So muss beispielsweise während der Aufnahme von Stapeln einzelner in Richtung einer optischen Achse des Mikroskopsystems hintereinanderliegender Bilder (Bilderstapel, z-Stacks) ein für die Bildaufnahme benutztes aktives Objektiv hochdynamisch und hochgenau bewegt werden können. Um den Mikroskopiervorgang an einem Objekt mit unterschiedlichen Vergrößerungen und Auflösungen realisieren zu können, ist zudem ein Wechsel zwischen verschiedenen Objektiven erforderlich.Many modern microscopy techniques require highly precise positioning of the microscope objectives used for image acquisition. For example, when acquiring stacks of individual images arranged one after the other along the optical axis of the microscope system (image stacks, z-stacks), an active objective used for image acquisition must be capable of highly dynamic and precise movement. In order to perform the microscopy process on an object with different magnifications and resolutions, switching between different objectives is also necessary.

Die an einem Mikroskop vorgehaltenen Objektive sind üblicherweise in einem Objektivrevolver angeordnet und gehalten. Ein aktuell zur Bildaufnahme verwendetes oder vorgesehenes Objektiv befindet sich dabei in einer Arbeitsposition während die anderen in dem Objektivrevolver gehaltenen Objektive aus der Arbeitsposition ausgeschwenkt sind.The objectives mounted on a microscope are typically arranged and held in a nosepiece. The objective lens currently being used or intended for image acquisition is in a working position, while the other objectives held in the nosepiece are pivoted out of the working position.

Beim Fokussieren des jeweils in der Arbeitsposition befindlichen Objektivs wird der Objektivrevolver dabei mitsamt den aktuell nicht verwendeten Objektiven in Fokusrichtung - allgemein als Z-Richtung bezeichnet- bewegt. Es werden also bei jedem Fokussiervorgang die gesamte Masse aller aktuell nicht benutzten Objektive sowie die Masse des Objektivrevolvers verfahren, was hohe Halte- und Beschleunigungskräfte bedingt und eine massive Auslegung der Antriebsstrecke sowie der Führungen erfordert. Die große zu bewegende Masse führt zu einer hohen mechanischen Belastung und Vorspannung des Antriebsstranges und begünstigt nachteilige Drifteffekte. Außerdem werden sogenannte Stick-Slip-Effekte begünstigt, die Schwingungsanfälligkeit sowie der Verschleiß erhöht.When focusing the objective currently in the working position, the objective nosepiece, along with any currently unused objectives, is moved in the focus direction—commonly referred to as the Z-direction. Thus, with each focusing operation, the entire mass of all currently unused objectives, as well as the mass of the objective nosepiece, is moved. This results in high holding and acceleration forces and requires a robust design of the drive system and guides. The large mass to be moved leads to high mechanical stress and preload on the drive train, promoting adverse drift effects. Stick-slip effects are also promoted, increasing susceptibility to vibration and wear.

Der exzentrische, d. h. außerhalb der optischen Achse des Mikroskopsystems liegende, Schwerpunkt des Objektivrevolvers übt ungünstige Hebelwirkungen auf die Führungen des Objektivrevolvers aus. Sind in dem Objektivrevolver unterschiedliche Objektive enthalten, führt ein Wechsel der Objektive außerdem zu einer Verlagerung des Schwerpunktes und damit zu einer veränderten Lastsituation. Dies wirkt sich ebenfalls negativ auf die Positioniergenauigkeit, den Erhalt des Bildausschnittes und die Genauigkeit der Objektivbewegungen aus.The eccentric center of gravity of the objective nosepiece, i.e., located outside the optical axis of the microscope system, exerts unfavorable leverage on the guides of the objective nosepiece. If the objective nosepiece contains different objectives, changing the objectives also leads to a shift in the center of gravity and thus to a changed load situation. This also negatively impacts positioning accuracy, the preservation of the image section, and the accuracy of the objective movements.

Es sind aus dem Stand der Technik Lösungen bekannt, bei denen nicht der gesamte Objektivrevolver in die Fokussierbewegung einbezogen ist.There are known solutions from the state of the art in which not the entire objective turret is included in the focusing movement.

So ist in der WO2004/077123 A2 ein Mikroskopsystem beschrieben, das ein Objektivübergabeelement mit einer Anzahl austauschbarer Objektive aufweist. Ein ausgewähltes Objektiv kann mittels des Objektivübergabeelements in die optische Achse des Mikroskopsystems gebracht werden. Jedes der Objektive ist unabhängig von den anderen Objektiven koaxial der optischen Achse bewegbar. Mittels eines Aktuatorelements kann das in der optischen Achse befindliche Objektiv unabhängig von den anderen Objektiven und ohne das Objektivübergabeelement zu bewegen fokussiert werden. Nachteilig ist, dass eine nicht hinreichend präzise Zustellung des ausgewählten Objektivs in die optische Achse nicht oder nur mittels passiv wirkender Justagemittel ausgeglichen werden kann.So in the WO2004/077123 A2 A microscope system is described that has an objective transfer element with a number of interchangeable objectives. A selected objective can be brought into the optical axis of the microscope system using the objective transfer element. Each of the objectives can be moved coaxially with the optical axis independently of the other objectives. Using an actuator element, the objective located in the optical axis can be focused independently of the other objectives and without moving the objective transfer element. A disadvantage is that an insufficiently precise adjustment of the selected objective into the optical axis cannot be compensated for, or can only be compensated for, using passively acting adjustment means.

Die DE 10 2007 058 341 A1 betrifft ein Objektivwechselsystem für eine optische Messeinrichtung, insbesondere eine Mikroskopeinrichtung, mit wenigstens einem Objektiv, das in einer gestützten Halterungseinrichtung gelagert ist und mittels einer Verlagerungseinrichtung zwischen einer Nutzungs- oder Arbeitsstellung, in welcher das wenigstens eine Objektiv zum Fokussieren koaxial zu einer optischen Messachse verlagert werden kann, und einer Nichtnutzungsstellung bewegt werden kann.The DE 10 2007 058 341 A1 relates to an objective changing system for an optical measuring device, in particular a microscope device, having at least one objective which is mounted in a supported holding device and can be moved by means of a displacement device between a use or working position, in which the at least one objective can be displaced coaxially to an optical measuring axis for focusing, and a non-use position.

Weitere technische Lösungen sind beispielsweise aus der WO 2012/097191 A 2 und der DE 10 2015 221 040 A1 bekannt. Dabei betrifft die dort beschriebene Erfindung ein Mikroskop aufweisend eine Objektivwechselvorrichtung mit einem Magazin zur Aufnahme einer Anzahl von Objektiven an jeweiligen Magazinpositionen und mit einer zur Aufnahme eines Objektivs ausgebildeten und in einem optischen Strahlengang des Mikroskops angeordneten Objektivaufnahme. Das Mikroskop ist gekennzeichnet durch eine zum Transport jeweils eines ausgewählten und eine Objektivhalterung aufweisenden Objektivs, wobei der Transport zwischen seiner an eine Übergabeposition zugestellten Magazinposition und der Objektivaufnahme mittels einer Objektivzustelleinrichtung erfolgt. Während des Transports des Objektivs verbleibt die Objektivaufnahme in dem optischen Strahlengang.Further technical solutions are available, for example, from WO 2012/097191 A 2 and the DE 10 2015 221 040 A1 The invention described therein relates to a microscope comprising an objective changing device with a magazine for accommodating a number of objectives at respective magazine positions and with an objective receptacle designed to accommodate an objective and arranged in an optical beam path of the microscope. The microscope is characterized by an objective for transporting a selected objective and having an objective holder, wherein the transport between its magazine position, which is delivered to a transfer position, and the objective receptacle takes place by means of an objective delivery device. During the transport of the objective, the objective receptacle remains in the optical beam path.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Objektivwechselvorrichtungen treten entweder die oben erläuterten Nachteile hinsichtlich der vergleichsweise geringen Präzision und Wiederholgenauigkeit auf oder es sind lange Zustellwege der Objektive erforderlich.The lens changing devices known from the state of the art either have the disadvantages explained above with regard to the comparatively low precision and repeatability or long delivery paths of the lenses are required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Möglichkeit zur präzisen und wiederholgenauen Zustellung wenigstens eines ausgewählten aktiven Objektivs in eine gewünschte Position vorzuschlagen und dabei die Nachteile des Standes der Technik zu reduzieren.The invention is based on the object of providing a possibility for precise and repeatable To propose the delivery of at least one selected active lens to a desired position and thereby reduce the disadvantages of the prior art.

Die Aufgabe wird durch eine Objektivwechselvorrichtung für ein Mikroskopsystem sowie ein Verfahren zum Zustellen eines mit einem Adapter versehenen und in einer Objektivhalterung gehaltenen Objektivs gemäß den unabhängigen und nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is achieved by an objective changing device for a microscope system and a method for advancing an objective provided with an adapter and held in an objective holder according to the independent and subordinate claims. Advantageous further developments are the subject of the dependent claims.

Die Objektivwechselvorrichtung für ein Mikroskopsystem weist ein Objektivübergabeelement (fortan auch kürzer: Übergabeelement) mit wenigstens einer Objektivhalterung zur Halterung eines mit einem Adapter versehenen Objektivs auf. Dabei ist das Objektivübergabeelement dazu ausgebildet, ein ausgewähltes aktives Objektiv gesteuert einer Übergabeposition zuzustellen. Das Objektiv besitzt eine optische Achse, die nachfolgend auch als Objektivachse bezeichnet wird. Die Objektivachse des aktiven Objektivs fällt in der Übergabeposition nicht mit der optischen Achse des Mikroskopsystems zusammen. Weiterhin weist die Objektivwechselvorrichtung eine Übernahmevorrichtung auf, die in Richtung der optischen Achse des Mikroskopsystems verstellbar ist und die mit dem Adapter des aktiven Objektivs in Kontakt bringbar ist. Die Übernahmevorrichtung ist zum Transport des aktiven Objektivs entlang einer Transportstrecke zwischen der Übergabeposition und einer Arbeitsposition in der optischen Achse des Mikroskopsystems in einer zur optischen Achse des Mikroskopsystems im Wesentlichen orthogonalen Transportrichtung ausgebildet.The objective changing device for a microscope system has an objective transfer element (hereinafter also referred to as transfer element) with at least one objective holder for holding an objective provided with an adapter. The objective transfer element is designed to controllably advance a selected active objective to a transfer position. The objective has an optical axis, which is also referred to below as the objective axis. In the transfer position, the objective axis of the active objective does not coincide with the optical axis of the microscope system. Furthermore, the objective changing device has a transfer device which is adjustable in the direction of the optical axis of the microscope system and which can be brought into contact with the adapter of the active objective. The transfer device is designed to transport the active objective along a transport path between the transfer position and a working position in the optical axis of the microscope system in a transport direction that is essentially orthogonal to the optical axis of the microscope system.

Erfindungsgemäß ist die Transportstrecke kürzer als die Ausdehnung der Objektivhalterung in der Transportrichtung, sodass sich mindestens Bereiche des Adapters des an der Arbeitsposition befindlichen aktiven Objektivs noch innerhalb der Ausdehnung der Objektivhalterung befinden. Die Länge der Transportstrecke wird dabei als kürzeste Strecke, beispielsweise als orthogonaler Versatz, von der Übergabeposition zur Arbeitsposition gemessen. Der Adapter gilt auch noch als in der Objektivhalterung befindlich, wenn sich in einer Draufsicht aus Richtung der optischen Achse des Mikroskopsystems mindestens Bereiche des Adapters des an der Arbeitsposition befindlichen aktiven Objektivs noch innerhalb der Ausdehnung der Objektivhalterung befinden. Ein Herausheben des Objektivs mit dem Adapter aus der Objektivhalterung ist daher möglich.According to the invention, the transport path is shorter than the extent of the objective holder in the transport direction, so that at least areas of the adapter of the active objective located at the working position are still within the extent of the objective holder. The length of the transport path is measured as the shortest distance, for example as an orthogonal offset, from the transfer position to the working position. The adapter is also considered to still be in the objective holder if, in a plan view from the direction of the optical axis of the microscope system, at least areas of the adapter of the active objective located at the working position are still within the extent of the objective holder. It is therefore possible to lift the objective with the adapter out of the objective holder.

Distanzen zwischen der Objektivachse eines sich in der Übergabeposition befindlichen Objektivs und der optischen Achse des Mikroskopsystems betragen vorzugsweise wenige Millimeter, beispielsweise 1, 2, 3, 5, 10, 20 oder 30 Millimeter, abhängig von dem Durchmesser des Objektivs. Die Distanz beträgt vorteilhaft beispielsweise ein Zehntel, ein Fünftel, ein Viertel ein Drittel, die Hälfte oder höchstens Dreiviertel des Durchmessers des Objektivs.Distances between the objective axis of an objective in the transfer position and the optical axis of the microscope system are preferably a few millimeters, for example, 1, 2, 3, 5, 10, 20, or 30 millimeters, depending on the objective diameter. The distance is advantageously, for example, one-tenth, one-fifth, one-quarter, one-third, half, or at most three-quarters of the objective diameter.

Die Übernahmevorrichtung ist in einer vorteilhaften Ausführung der Objektivwechselvorrichtung koaxial zur optischen Achse des Mikroskopsystems verfahrbar. Um das Objektiv aus der Objektivhalterung zu entnehmen, ist die Übernahmevorrichtung zum Ausheben des aktiven Objektivs ausgebildet. Dazu ist die Übernahmevorrichtung beispielsweise gesteuert motorisch in Richtung der optischen Achse verfahrbar.In an advantageous embodiment of the objective changing device, the transfer device can be moved coaxially to the optical axis of the microscope system. To remove the objective from the objective holder, the transfer device is designed to lift the active objective. For this purpose, the transfer device can be moved in the direction of the optical axis, for example, by a controlled motor.

Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass ein Objektiv immer mit einem Adapter versehen ist. Aus Sicht der rein mechanischen Erfordernisse könnten die Vorgänge der Zustellung in die Übergabeposition und in die Arbeitsposition auch allein mit dem Adapter ausgeführt werden.The following assumes that a lens is always equipped with an adapter. From a purely mechanical perspective, the processes of moving the lens to the transfer position and the working position could also be performed using the adapter alone.

Ein wichtiger Aspekt der Objektivwechselvorrichtung besteht in einer präzisen und wiederholgenauen Positionierung des aktiven Objektivs in der optischen Achse des Mikroskopsystems. Dazu ist die Objektivaufnahme mit Justierflächen versehen, an denen das aktive Objektiv mit zur Anlage an den Justierflächen ausgebildeten Anlageflächen des Adapters angelegt werden kann. Die Anlageflächen und die Justierflächen sind hinsichtlich ihrer Form, Dimension und Genauigkeit so gestaltet und gefertigt, dass ein jeweiliges mit den Anlageflächen an den Justierflächen anliegendes aktives Objektiv parallel zur optischen Achse des Mikroskopsystems ausgerichtet ist. Die Objektivachse des aktiven Objektivs fällt dann mit der optischen Achse des Mikroskopsystems zusammen.An important aspect of the lens changing device is the precise and repeatable positioning of the active lens in the optical axis of the microscope system. For this purpose, the lens mount is provided with adjustment surfaces to which the active lens can be attached using the adapter's contact surfaces designed to engage the adjustment surfaces. The contact surfaces and adjustment surfaces are designed and manufactured with such precision in terms of their shape, dimensions, and accuracy that an active lens, with its contact surfaces in contact with the adjustment surfaces, is aligned parallel to the optical axis of the microscope system. The lens axis of the active lens then coincides with the optical axis of the microscope system.

Die Reproduzierbarkeit der Position ist über die Anlageflächen und Justierflächen erreicht. Diese bilden beispielsweise eine Dreipunktauflage oder eine Dreipunktanlage. Zum Beispiel kann eine solche Positionierung mittels eines zum optischen Strahlengang justierten Schwalbenelements und durch eine Klemmung der Anlageflächen und Justierflächen gegeneinander mittels des Greifers realisiert sein.Position reproducibility is achieved through the contact surfaces and adjustment surfaces. These form, for example, a three-point support or a three-point contact. Such positioning can be achieved, for example, using a dovetail element aligned with the optical beam path and by clamping the contact surfaces and adjustment surfaces against each other using the gripper.

Um eine ideale Dreipunktklemmung zu erreichen, kann ein konischer Sockel des Adapters, beispielsweise eine Ringschwalbe, entsprechend in Teilsegmente unterbrochen ausgeführt sein, sodass nur zwei Teilsegmente (Anlageflächen) im Eingriff mit jeweiligen Justierflächen sind und Anlagepunkte definieren. Ein dritter Anlagepunkt kann über ein Federelement im Greifer realisiert sein, das als Justierfläche fungiert und gegen eine weitere Anlagefläche des Adapters geführt wird.To achieve an ideal three-point clamping, a conical base of the adapter, for example a dovetail ring, can be designed with sub-segments so that only two sub-segments (contact surfaces) engage with the respective adjustment surfaces and define contact points. A third contact point can be realized via a spring element in the gripper, which acts as a animal surface and is guided against another contact surface of the adapter.

Statt einer Ringschwalbe können auch drei Kugeln am Boden des Adapters vorhanden sein, die nach unten und seitlich etwas aus dem Adapter ragen. Somit können zum einen eine Dreipunktauflage auf einer Fläche der Objektivaufnahme und gleichzeitig eine Dreipunktanlage in lateraler Richtung an der Objektivaufnahme realisiert werden.Instead of a dovetail ring, three balls can also be provided at the bottom of the adapter, which protrude slightly downwards and laterally. This allows for a three-point support on one surface of the lens mount and, at the same time, a three-point lateral support on the lens mount.

In einer weiteren Ausführungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Objektivwechselvorrichtung sind die Justierflächen als schräge Flächen, beispielsweise in Form liegender V-Nuten, ausgebildet. Die Justierflächen können unter 120° zueinander und zum Anlagepunkt des Greifers verteilt sein.In a further possible embodiment of the lens changing device according to the invention, the adjustment surfaces are designed as inclined surfaces, for example in the form of horizontal V-grooves. The adjustment surfaces can be distributed at 120° to each other and to the gripper's contact point.

Das Objektivübergabeelement kann beispielsweise als ein Revolver, ein Streifenmagazin, als ein Kettenmagazin, Förderband oder Schieber ausgebildet sein. Auch eine Übergabe aus einem Regalmagazin mittels eines Roboterarms ist möglich. Der Bestückungsvorgang des Objektivübergabeelements kann sowohl händisch als auch durch einen Bestückungsautomaten, welcher ein zusätzliches Objektivmagazin bereitstellen kann, erfolgen.The lens transfer element can be designed, for example, as a revolver, a strip magazine, a chain magazine, a conveyor belt, or a slider. Transfer from a shelf magazine using a robot arm is also possible. The lens transfer element can be loaded either manually or by an automated loading system, which can provide an additional lens magazine.

In einer Ausführung der Objektivwechselvorrichtung weist das Objektivübergabeelement mindestens eine Objektivhalterung auf, die als eine Gabel ausgebildet ist. Eine gabelförmige Objektivhalterung erlaubt beispielsweise eine Bewegung des Objektivs in der Transportrichtung ohne dabei das Objektiv vollständig, beispielsweise parallel zur optischen Achse, aus der Objektivhalterung herausheben zu müssen.In one embodiment of the lens changing device, the lens transfer element has at least one lens holder configured as a fork. A fork-shaped lens holder allows, for example, movement of the lens in the transport direction without having to completely lift the lens out of the lens holder, for example, parallel to the optical axis.

Eine gabelförmige Objektivhalterung kann U-förmig mit zueinander im Wesentlichen parallelen Schenkeln gestaltet sein. Diese Ausführungsmöglichkeit wird beispielsweise in aufrechten Anordnungen eingesetzt, die über ein weiteres Halteelement verfügen, mittels dem ein Adapter auch bei Rotationsbewegungen des Übergabeelements sicher gehalten wird. In weiteren Ausführungsmöglichkeiten kann die gabelförmige Objektivhalterung leicht geschlossen sein, das heißt dass die Enden der Schenkel einander angenähert sind.A forked lens mount can be U-shaped with essentially parallel legs. This design is used, for example, in upright arrangements that have an additional retaining element that securely holds an adapter even during rotational movements of the transfer element. In other designs, the forked lens mount can be slightly closed, meaning that the ends of the legs are closer together.

In diesem Falle ist es vorteilhaft, wenn wenigstens die Enden der Schenkel federn gestaltet sind, so dass ein Adapter unter einem leichten Aufbiegen der Enden in die Objektivhalterung eingeschoben beziehungsweise aus dieser entnommen werden kann. Befindet sich das Objektiv mit dem Adapter in der Objektivhalterung, liegen die Enden der Schenkel an dem Adapter an und halten ihn auf diese Weise in der Objektivhalterung fest. Dazu ist es von Vorteil, wenn die äußeren Abmessungen des Adapters mit den inneren Abmessungen der jeweiligen Objektivhalterung derart korrespondieren, dass der Adapter -und mit diesem das Objektiv- mit nur geringem Spiel in der Objektivhalterung aufgenommen wird. Diese Ausführung ist beispielsweise für inverse Anordnungen geeignet. Es kann dabei auf ein weiteres Halteelement verzichtet werden.In this case, it is advantageous if at least the ends of the legs are spring-loaded, so that an adapter can be inserted into or removed from the lens mount by slightly bending the ends. When the lens and adapter are in the lens mount, the ends of the legs rest against the adapter and thus hold it firmly in the lens mount. For this purpose, it is advantageous if the outer dimensions of the adapter correspond to the inner dimensions of the respective lens mount in such a way that the adapter - and with it the lens - is accommodated in the lens mount with only slight play. This design is suitable, for example, for inverse arrangements. In this case, an additional holding element is not necessary.

Die Objektivwechselvorrichtung kann sowohl für eine inverse als auch für eine aufrechte Anordnung des aktiven Objektivs ausgelegt sein. Dabei befinden sich bei einer inversen Anordnung das aktive Objektiv und die Übernahmevorrichtung unterhalb der Objektebene, in der eine zu beobachtende Probe angeordnet werden kann (Probenebene). Das aktive Objektiv ist von unten auf die Objektebene gerichtet und sitzt auf der Objektivhalterung auf. In einer aufrechten Anordnung befinden sich das aktive Objektiv und die Übernahmevorrichtung oberhalb der Objektebene. Das aktive Objektiv hängt in der Objektivhalterung. Dazu kann die Objektivhalterung ein Halteelement aufweisen, auf welchem der Bund des jeweiligen Objektivadapters aufliegt. Verallgemeinernd ausgedrückt weist jede Objektivhalterung eine Sperreinrichtung auf, durch deren Wirkung der Adapter in der Objektivhalterung mindestens in einer Richtung parallel zur optischen Achse gesperrt ist. Diese Sperreinrichtung kann das bereits erwähnte Halteelement in einer aufrechten Anordnung oder ein Rand der Objektivhalterung in einer inversen Anordnung sein, auf dem der Adapter mit einem Bund aufsitzt.The lens changing device can be designed for both an inverted and an upright arrangement of the active lens. In an inverted arrangement, the active lens and the transfer device are located below the object plane in which a sample to be observed can be placed (sample plane). The active lens is directed from below towards the object plane and sits on the lens holder. In an upright arrangement, the active lens and the transfer device are located above the object plane. The active lens hangs in the lens holder. For this purpose, the lens holder can have a holding element on which the collar of the respective lens adapter rests. Generally speaking, each lens holder has a locking device, the effect of which locks the adapter in the lens holder at least in one direction parallel to the optical axis. This locking device can be the aforementioned holding element in an upright arrangement or an edge of the lens holder in an inverted arrangement, on which the adapter rests with a collar.

Ist die Objektivwechselvorrichtung als eine aufrechte Anordnung ausgebildet, können die Objektive in einer möglichen Ausführungsform zur Bestückung des als Magazin fungierenden Übergabeelements aus einer seitlichen Richtung in einen Spalt zwischen der jeweiligen Objektivhalterung, beispielsweise wieder gabelförmig ausgeführt, und der Sperreinrichtung, beispielsweise dem zusätzlichen Halteelement, eingeschoben werden.If the lens changing device is designed as an upright arrangement, the lenses can, in one possible embodiment, be inserted from a lateral direction into a gap between the respective lens holder, for example again designed in a fork-shaped manner, and the locking device, for example the additional holding element, in order to load the transfer element acting as a magazine.

Die Objektivhalterung kann wie oben beschrieben als federnde Gabel ausgebildet sein. Es ist in einer weiteren Ausführungsmöglichkeit der Erfindung möglich, dass die Objektivhalterung etwa U-förmig ausgebildet ist und das weitere Halteelement in Form eines federnden Gabelgelenkes ausgelegt ist.The lens mount can be designed as a spring-loaded fork, as described above. In a further embodiment of the invention, the lens mount can be approximately U-shaped, and the additional holding element can be designed as a spring-loaded fork joint.

Beim Einsetzen des Objektivs, mit gleichem Adapter wie bei der inversen Anordnung, werden die Enden der Schenkel der Gabel durch den ausgeübten seitlichen Druck des Adapterbundes geöffnet und aufgrund der gefederten Ausführung der Gabel nach Erreichen der Endlage des Objektives um dessen Bund wieder zugezogen. Das Objektiv wird somit sicher bei Bewegungen des Übergabeelements gehalten.When inserting the lens, using the same adapter as in the inverted configuration, the ends of the fork's legs are opened by the lateral pressure exerted by the adapter collar. Due to the spring-loaded design of the fork, they are retracted around the collar once the lens reaches its final position. The lens is thus securely held during movement of the transfer element.

Alternativ können die Gabeln so ausgeführt sein, dass der Objektivadapter nicht durch die Öffnung der Gabel, sondern quer zur Ebene in der sich die Gabel mit ihren Schenkeln erstreckt, eingesetzt wird. Alternatively, the forks can be designed so that the lens adapter is not inserted through the opening of the fork, but rather transversely to the plane in which the fork extends with its legs.

Dazu wird der jeweilige Adapter über ein weiteres, federndes Halteelement, beispielsweise über eine federnde Rast, bewegt. Dieses weitere Halteelement wird dabei beispielsweise erst seitlich weggedrückt und greift dann in eine entsprechend geformte Struktur des Adapters ein. Die Federkraft des weiteren Halteelements ist vorteilhaft so dimensioniert, dass die Masse (beziehungsweise die resultierende Gewichtskraft) des jeweiligen Objektivs und gegebenenfalls die jeweiligen Massen aller anderen verwendbaren Objektive, gegen die Schwerkraft und eventuelle Beschleunigungskräfte gehalten werden. Ein verwendeter Antrieb zum Bewegen der Übernahmevorrichtung in Richtung der Z-Achse (Z-Antrieb) muss diese Haltekraft überwinden können.For this purpose, the respective adapter is moved via an additional, spring-loaded holding element, for example, a spring-loaded catch. This additional holding element is first pushed sideways, for example, and then engages a correspondingly shaped structure of the adapter. The spring force of the additional holding element is advantageously dimensioned such that the mass (or the resulting weight) of the respective lens and, if applicable, the respective masses of all other usable lenses, are held against gravity and possible acceleration forces. A drive used to move the transfer device in the direction of the Z-axis (Z-drive) must be able to overcome this holding force.

Als Z-Antrieb können z. B. Grobtriebe und/oder Feintriebe, Schrittmotorantriebe und/oder Piezoantriebe verwendet sein. Die Übernahmevorrichtung kann an einem Stativ befestigt sein. Eine präzise und reibungsarme Führung der in Z-Richtung bewegten Übernahmevorrichtung kann beispielsweise mittels Gleit-, Kugel-und/oder Rollenführungen realisiert sein.Coarse and/or fine drives, stepper motor drives, and/or piezo drives can be used as Z-drives. The transfer device can be mounted on a stand. Precise and low-friction guidance of the transfer device moving in the Z direction can be achieved, for example, using sliding, ball, and/or roller guides.

Es können auch ein oder mehrere schaltbare Elektromagnete verwendet werden, um die jeweiligen Objektive und/oder Adapter in der Objektivhalterung, dem Übergabeelement oder in der Übernahmevorrichtung zu halten. Diese Elektromagnete werden abgeschaltet sobald die Klemmung des Adapters durchgeführt ist.One or more switchable electromagnets can also be used to hold the respective lenses and/or adapters in the lens mount, transfer element, or transfer device. These electromagnets are switched off once the adapter is clamped.

Alternativ können auch Permanentmagnete an Adapter und Übergabeelement vorhanden und so ausgeführt sein, dass deren entgegengesetzte Pole sich gegenüber stehen und einander anziehen. Durch eine translatorische Bewegung senkrecht zur optischen Achse des Mikroskopsystems oder eine Drehbewegung beispielsweise um die optische Achse des Objektivs kann diese Magnetkraft aufgehoben werden. Es können in einer weiteren Ausführung der Erfindung weitere Magnete angeordnet sein, die nach einer translatorischen Bewegung oder Drehbewegung den Magneten des Adapters gleicher Polung gegenüberstehen. Die gegeneinander gerichteten gleichen magnetischen Pole heben die Haltekraft auf beziehungsweise stoßen sich zusätzlich ab.Alternatively, permanent magnets can be provided on the adapter and transfer element and designed so that their opposite poles face each other and attract each other. This magnetic force can be canceled out by a translational movement perpendicular to the optical axis of the microscope system or a rotational movement, for example, around the optical axis of the objective. In a further embodiment of the invention, additional magnets can be arranged which, after a translational movement or rotational movement, face the magnets of the adapter with the same polarity. The opposing magnetic poles cancel out the holding force or additionally repel each other.

Um mit dem aktiven Objektiv Bilddaten erfassen zu können muss dieses in den Strahlengang des Mikroskopsystems gebracht werden. Die Objektivachse des aktiven Objektivs und die optische Achse des Mikroskopsystems müssen dabei zusammenfallen. Dazu weist die Übernahmevorrichtung in einer vorteilhaften Ausführung der Objektivwechselvorrichtung einen Greifer auf, der zum Eingriff in das aktive Objektiv ausgebildet ist. Der Greifer ist in der Transportrichtung gesteuert verschiebbar. Außerdem ist eine Objektivaufnahme beziehungsweise eine Objektivaufnahmefläche vorhanden, die als Transportbahn für das mittels des Greifers verschobene aktive Objektiv und zur Aufnahme des aktiven Objektivs in der optischen Achse des Mikroskopsystems ausgebildet ist. Mittels der Übernahmevorrichtung, insbesondere mittels des Greifers, ist der Adapter mit seinen Anlageflächen gegen die Justierflächen bewegbar.In order to capture image data with the active lens, it must be brought into the beam path of the microscope system. The lens axis of the active lens and the optical axis of the microscope system must coincide. For this purpose, in an advantageous embodiment of the lens changing device, the transfer device has a gripper designed to engage with the active lens. The gripper can be moved in a controlled manner in the transport direction. In addition, there is a lens holder or a lens holding surface which is designed as a transport path for the active lens moved by the gripper and for holding the active lens in the optical axis of the microscope system. By means of the transfer device, in particular by means of the gripper, the adapter can be moved with its contact surfaces against the adjustment surfaces.

Für die laterale Bewegung des Greifers können u. a. folgende Antriebe genutzt werden: Motor mit Spindeltrieb, Kurvenscheibe, Riementrieb, Seilzug, Zahnstange-Ritzel-Antrieb, SMA/FGL-Draht-Antrieb (FGL = Formgedächtnislegierung, smart metal alloy), Piezoantriebe, verstellbare Keile, Mutter-Spindel-Paarungen oder andere Aktoren zur Umwandlung von einer Dreh- in eine Linearbewegung.The following drives can be used for the lateral movement of the gripper: motor with spindle drive, cam disc, belt drive, cable pull, rack and pinion drive, SMA/SMA wire drive (SMA = shape memory alloy, smart metal alloy), piezo drives, adjustable wedges, nut-spindle pairings or other actuators for converting rotary into linear movement.

Um eine Bewegung des aktiven Objektivs in Z-Richtung entlang der optischen Achse des Mikroskopsystems zu ermöglichen, kann ein mechanisches Element, beispielsweise ein motorisch angesteuerter Hebel, gegen die Federkraft des Halteelementes wirken und die Gabel so weit aufdrücken, bis das Objektiv in Z-Richtung frei beweglich ist. Die Enden der Gabelschenkel können in Nuten geführt sein, um das Objektiv gegen die Schwerkraft in dem Übergabeelement zu halten.To enable movement of the active objective in the Z direction along the optical axis of the microscope system, a mechanical element, such as a motor-driven lever, can act against the spring force of the holding element and push the fork open until the objective is freely movable in the Z direction. The ends of the fork legs can be guided in grooves to hold the objective in the transfer element against gravity.

Die Objektivwechselvorrichtung ist mit einem optischen Element kombinierbar, das bei Bedarf in den Strahlengang des Mikroskopsystems bewegt werden kann. Das optische Element ist in einer möglichen Ausführung der Erfindung ein motorischer DIC-Schieber (DIC = Differentialinterferenzkontrast; differential interference contrast). Um das optische Element in beziehungsweise aus dem Strahlengang bewegen zu können, ist im Adapter ein Schacht für das optische Element, insbesondere für den DIC-Schieber vorgesehen. Jedem Objektiv kann ein eigenes optisches Element zugeordnet sein, das auch bei einer Rückführung des aktiven Objektives in das Übergabeelement am jeweiligen Objektiv beziehungsweise Adapter verbleibt. Es ist in einer solchen Ausführung vorteilhaft nur ein Antrieb für alle optischen Elemente vorhanden. Dieser Antrieb greift immer nur auf das optische Element des jeweils aktiven Objektivs zu, positioniert dieses für die jeweilige Anwendung, beispielsweise eine DIC-Anwendung, feinfühlig oder zieht das optische Element bei Nichtverwendung aus dem Strahlengang. Im Weiteren wird das optische Element am Beispiel eines DIC-Schiebers näher ausgeführt.The objective changing device can be combined with an optical element that can be moved into the beam path of the microscope system as needed. In one possible embodiment of the invention, the optical element is a motorized DIC slider (DIC = differential interference contrast). To enable the optical element to be moved into or out of the beam path, a shaft for the optical element, in particular for the DIC slider, is provided in the adapter. Each objective can be assigned its own optical element, which remains on the respective objective or adapter even when the active objective is returned to the transfer element. In such an embodiment, only one drive is advantageously provided for all optical elements. This drive only ever accesses the optical element of the active objective, positions it sensitively for the respective application, for example, a DIC application, or retracts the optical element from the beam path when not in use. The optical element is explained in more detail using the example of a DIC slider.

Der DIC-Schieber kann fest mit dem Adapter verbunden sein und unabhängig von seinem aktuellen Nutzungszustand an dem Adapter verbleiben. Es ist auch möglich, dass der DIC-Schieber in den Schacht des jeweils aktiven Objektivs eingeschoben und aus dem Schacht entnommen werden kann. Im Sinne dieser Beschreibung ist ein entnehmbarer DIC-Schieber nicht fest mit dem Adapter verbunden.The DIC slider can be permanently attached to the adapter and remain attached regardless of its current use. It is also possible for the DIC slider to be inserted into and removed from the slot of the currently active lens. For the purposes of this description, a removable DIC slider is not permanently attached to the adapter.

In weiteren Ausführungen der Erfindung ist ein Schlitten vorhanden, der in die optische Achse des Mikroskopsystems beziehungsweise aus der optischen Achse des Mikroskopsystems beweglich ist. Der DIC-Schieber ist mittels des Schlittens in die optische Achse des Mikroskopsystems beziehungsweise aus der optischen Achse des Mikroskopsystems bewegbar. Dazu kann der Schlitten motorisch angetrieben und steuerbar sein. Er kann in weiteren Ausführungsmöglichkeiten auch manuell in beziehungsweise aus dem Strahlengang des Mikroskopsystems bewegbar ausgebildet und beispielsweise an der Übernahmevorrichtung angebracht sein.In further embodiments of the invention, a slide is provided that can be moved into or out of the optical axis of the microscope system. The DIC slider can be moved into or out of the optical axis of the microscope system by means of the slide. For this purpose, the slide can be motor-driven and controllable. In further possible embodiments, it can also be designed to be manually movable into or out of the beam path of the microscope system and, for example, be attached to the transfer device.

Der Schlitten kann mit wenigstens einem Magnet versehen sein, mittels dem eine lösbare Haltekraft zwischen Schlitten und DIC-Schieber erzeugbar ist. Die lösbare Haltekraft kann beispielsweise mittels steuerbaren Elektromagneten und/oder mittels Permanentmagneten erzeugbar sein. Werden Permanentmagnete eingesetzt, sind Abstreifer erforderlich, die bei Bedarf die Haltekraft überwinden und Schlitten und DIC-Schieber voneinander trennen.The carriage can be equipped with at least one magnet, by means of which a releasable holding force can be generated between the carriage and the DIC slide. This releasable holding force can be generated, for example, by means of controllable electromagnets and/or permanent magnets. If permanent magnets are used, wipers are required to overcome the holding force when necessary and separate the carriage and DIC slide from each other.

Zur Positionierung oder Entnahme des DIC-Schiebers aus dem Strahlengang des aktiven Objektivs fährt beispielsweise ein Schlitten mit einem Magnet an die Koppelstelle des DIC-Schiebers heran und dockt an diesem an. Alternativ kann auch ein anderer Koppelmechanismus zwischen Schlitten und DIC-Schieber, z. B. federnde Elemente, elektrisch schaltbare Magnete oder mechanische wirkende Koppelmechanismen, genutzt werden. Nach der Rückführung des DIC-Schiebers in den Schacht des Adapters muss die Kopplung wieder gelöst werden. Im Falle von Permanentmagneten wird der Abstreifer benötigt, um gegen die Haltekraft der Magnetkopplung zwischen DIC-Schieber und Magnet am Schlitten zu wirken, indem er den DIC-Schieber an seiner Position im Schacht hält, während der Schlitten wieder zurückfährt. Dieser Abstreifer kann auf dem Greifer montiert sein, der gleichzeitig die Funktion haben kann, den Adapter beziehungsweise den Adapter mit dem Objektiv wieder Richtung Übergabeelement zurück zu schieben, wenn der Greifer geöffnet wird.To position or remove the DIC slider from the beam path of the active lens, a carriage with a magnet, for example, moves to the coupling point of the DIC slider and docks onto it. Alternatively, another coupling mechanism can be used between the carriage and DIC slider, e.g. spring-loaded elements, electrically switchable magnets, or mechanically acting coupling mechanisms. After the DIC slider has been returned to the adapter shaft, the coupling must be released again. In the case of permanent magnets, the wiper is required to counteract the holding force of the magnetic coupling between the DIC slider and the magnet on the carriage by holding the DIC slider in its position in the shaft while the carriage moves back. This wiper can be mounted on the gripper, which can also have the function of pushing the adapter or the adapter with the lens back towards the transfer element when the gripper is opened.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Objektivwechselvorrichtung besteht darin, dass sich an der Übernahmevorrichtung lediglich ein einzelnes Objektiv befindet und in Z-Richtung zugestellt, also bewegt, werden muss. Dadurch muss mit dem Antriebsstrang nur noch die Masse des aktiven Objektivs bewegt werden. Die Auswirkungen von Trägheit und des stick-slip-Effektes sinken. In Folge dessen lässt sich das bewegte Objektiv schnell abbremsen und beschleunigen und somit ein schneller Fokussiervorgang ermöglichen. Die erfindungsgemäße Objektivwechselvorrichtung besitzt gegenüber Lösungen gemäß dem Stand der Technik daher deutlich verbesserte Dynamikeigenschaften.An advantage of the lens changing device according to the invention is that only a single lens is located on the transfer device, and it needs to be advanced, i.e., moved, in the Z direction. This means that only the mass of the active lens needs to be moved with the drive train. The effects of inertia and the stick-slip effect are reduced. As a result, the moving lens can be decelerated and accelerated quickly, thus enabling a faster focusing process. The lens changing device according to the invention therefore has significantly improved dynamic properties compared to prior art solutions.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die geringere Masse die Eigenfrequenz der Objektivwechselvorrichtung steigt, was die Schwingungsamplituden bei gleicher Anregungsenergie reduziert und die Anfälligkeit beispielsweise gegenüber Gebäudeschwingungen erheblich herabsetzt. Die sich daraus ergebende geringere dynamisch bedingten Abweichungen führen zu einer verbesserten Auflösung eines erfassten Bildes über die Zeit der Bilderfassung. Im Gegensatz dazu bedingt eine Kombination aus großer Masse und geringer Steifigkeit, wie diese beispielsweise aus der Bauraumanordnung bekannter Objektivwechselvorrichtungen herrührt, eine geringe Eigenfrequenz.A further advantage is that the lower mass increases the natural frequency of the lens changing device, which reduces the vibration amplitudes for the same excitation energy and significantly reduces susceptibility to building vibrations, for example. The resulting lower dynamic deviations lead to improved resolution of a captured image over the time of image acquisition. In contrast, a combination of high mass and low rigidity, such as that resulting from the installation space arrangement of known lens changing devices, results in a low natural frequency.

Die erfindungsgemäße Objektivwechselvorrichtung ist in dem gesamten Gebiet der Mikroskopie mit den verschiedensten Objektiven, angefangen bei Weitfeld- über konfokale Mikroskope bis hin zur Lichtblattmikroskopie (light-sheet microscopy), aber auch bei einem Weißlichtinterferometer anwendbar.The objective changing device according to the invention can be used in the entire field of microscopy with a wide variety of objectives, from wide-field and confocal microscopes to light-sheet microscopy, but also with a white light interferometer.

Nachfolgend ist ein Adapter zur Verwendung mit einem Objektiv in einer erfindungsgemäßen Objektivwechselvorrichtung beschrieben.An adapter for use with a lens in a lens changing device according to the invention is described below.

Der Adapter besitzt einen Bund zur Auflage auf der Objektivhalterung, mittels dem der Adapter in der Objektivhalterung gehalten ist beziehungsweise gehalten werden kann. Er weist außerdem Vorsprünge und/oder Einbuchtungen auf, die zu entsprechend geformten Führungen der Übernahmevorrichtung korrespondieren. Als Einbuchtungen des Adapters sind auch Abflachungen des äußeren Umfangs des Adapters zu verstehen. Beispielsweise können eine oder mehrere seitliche Abflachung(-en) am Adapter und seitlichen Führungsflächen an der Übernahmevorrichtung vorhanden sein. Die Vorsprünge und/oder Einbuchtungen sowie die dazu korrespondierenden Führungsflächen bewirken, dass die Ausrichtung des Adapters während des Transports entlang der Transportstrecke beibehalten wird. Wenigstens einer der Vorsprünge und/oder Einbuchtungen des Adapters kann eine Anlagefläche aufweisen.The adapter has a collar for resting on the lens mount, by means of which the adapter is or can be held in the lens mount. It also has projections and/or indentations that correspond to correspondingly shaped guides on the transfer device. Flattened areas on the outer circumference of the adapter are also understood to be indentations of the adapter. For example, one or more lateral flattened areas on the adapter and lateral guide surfaces on the transfer device can be present. The projections and/or indentations and the corresponding guide surfaces ensure that the alignment of the adapter is maintained during transport along the transport path. At least one of the projections and/or indentations of the adapter can have a contact surface.

Eine Sicherstellung der relativen Ausrichtung des Adapters ist beispielsweise für die Verwendung des DIC-Schiebers von Bedeutung und erlaubt außerdem eine elektrische Kontaktierung des Adapters und/oder eine Übergabe von Medien von beziehungsweise zu dem Adapter. Das Beibehalten der Orientierung des Adapters in dem Übergabeelement kann beispielsweise über Führungsstifte im Übergabeelement und Nuten im Bund des Adapters erreicht sein.Ensuring the relative alignment of the adapter is important, for example, for the use of the DIC slider and also allows electrical contact with the adapter and/or the transfer of media to or from the adapter. Maintaining the orientation of the adapter in the transfer element can be achieved, for example, via guide pins in the transfer element and grooves in the adapter's flange.

In einer weiteren möglichen Ausführung der erfindungsgemäßen Objektivwechselvorrichtung kann eine Übergabestelle von Medien in flüssiger oder gasförmiger Form sowie von Gemischen (Aerosole, Gele) an das Objektiv und/oder den Adapter vorhanden sein. Diese Übergabestelle kann z. B. für eine, vorzugsweise automatisierte, Immersion über das Objektiv oder für ein Absaugen von Immersionsflüssigkeit, sowie für ein Temperieren des Objektivs genutzt werden.In another possible embodiment of the objective changing device according to the invention, a transfer point for media in liquid or gaseous form, as well as mixtures (aerosols, gels), can be provided to the objective and/or the adapter. This transfer point can be used, for example, for a preferably automated immersion via the objective or for suctioning off immersion fluid, as well as for tempering the objective.

Die Übergabe und/oder Übernahme von Medien kann mittels entsprechend ausgebildeter Zu- und Ableitungen sowie zueinander passender Koppelelemente erfolgen. Zusätzlich können Pumpen, Sensoren sowie Medienreservoire vorhanden sein, um einen Medienaustausch zu ermöglichen. Eine Steuereinheit kann mit den Pumpen und/oder Sensoren verbunden sein, um den Medienaustausch zu regeln beziehungsweise zu steuern.The transfer and/or receipt of media can be achieved using appropriately designed supply and discharge lines and compatible coupling elements. Pumps, sensors, and media reservoirs can also be provided to enable media exchange. A control unit can be connected to the pumps and/or sensors to regulate or control the media exchange.

Von Vorteil ist, dass die Übergabestelle zum Zu- und/oder Abführen des Mediums nicht beispielsweise an einem Übergabeelement wie einem drehbaren Revolver angebracht werden muss, bei dem die Drehbewegung somit eingeschränkt wäre und eine gegebenenfalls aufwändige und teure Drehdurchführung vorzusehen wäre.The advantage is that the transfer point for supplying and/or removing the medium does not have to be attached to a transfer element such as a rotating revolver, for example, where the rotational movement would be restricted and a possibly complex and expensive rotary feedthrough would have to be provided.

Ein Adapter kann mit einem Objektiv versehen und in einem Mikroskopsystem verwendet sein.An adapter can be equipped with a lens and used in a microscope system.

Gegenüber bekannten Lösungen aus dem Stand der Technik weist eine erfindungsgemäße Objektivwechselvorrichtung einige Vorteile auf.Compared to known solutions from the prior art, a lens changing device according to the invention has several advantages.

So wird das aktive Objektiv parallel der optischen Achse des Mikroskopsystems zugestellt, verbleibt aber dennoch leicht versetzt zum Strahlengang des optischen Systems. Der geringe Weg, der für eine Zustellung aus der Übergabeposition in die Arbeitsposition erforderlich ist, erlaubt kurze Zustellzeiten und einen geringen mechanischen Verschleiß.The active objective lens is thus moved parallel to the optical axis of the microscope system, yet remains slightly offset from the optical system's beam path. The short travel required for moving from the transfer position to the working position allows for short delivery times and minimal mechanical wear.

Des Weiteren kann die Schnittstelle zwischen Objektivadapter und Übernahmevorrichtung mit elektrischen Kontaktierungen z. B. für eine Objektiverkennung, für Objektive mit integrierter Beleuchtung, für Objektive mit integrierter Kamera (Übersichtsobjektiv) oder für motorische Objektive ausgeführt sein. Beispielsweise können in der Übernahmevorrichtung Kontaktstifte und/oder Kontaktflächen vorhanden sein, die mit Kontaktstiften beziehungsweise Kontaktflächen des Adapters in elektrisch leitende Verbindung gelangen, wenn der Adapter in die Arbeitsposition gebracht oder in der Übernahmevorrichtung aufgenommen ist.Furthermore, the interface between the lens adapter and the transfer device can be designed with electrical contacts, e.g., for lens recognition, for lenses with integrated illumination, for lenses with an integrated camera (overview lens), or for motorized lenses. For example, the transfer device can contain contact pins and/or contact surfaces that establish electrically conductive contact with the contact pins or contact surfaces of the adapter when the adapter is moved into the working position or picked up in the transfer device.

Verschiedene Abgleichlängen von Objektiven können durch entsprechend vorgehaltene, d.h. abrufbar gespeicherte und bei Bedarf einstellbare Zustellwege in Z-Richtung oder durch unterschiedliche Adapterlängen kompensiert werden. Des Weiteren kann der Adapter für verschiedene Objektivschnittstellen, z. B. für verschiedene Gewindegrößen und Bajonettvarianten, ausgelegt werden.Different lens adjustment lengths can be compensated for by using appropriately stored, retrievable, and adjustable Z-axis adjustments or by using different adapter lengths. Furthermore, the adapter can be designed for different lens interfaces, e.g., for different thread sizes and bayonet variants.

Die hochdynamische Positionierung des aktiven Objektivs kann mit vergleichsweise geringer Masse und hoher Steifigkeit insbesondere der Übernahmevorrichtung erfolgen. Die Antriebskomponenten können aufgrund der günstigen Kräfteverhältnisse kompakt, leicht und kostengünstig ausgeführt werden. An die Aufnahmepositionen der einzelnen Objektive im Übergabeelement sind keine hohen Genauigkeitsanforderungen gestellt, wie es im Gegensatz dazu bei den klassischen Objektivrevolvern der Fall ist. So muss jede einzelne Objektivhalterung in einer montierten Revolvergruppe gemäß dem Stand der Technik aufwendig bearbeitet werden, um den hohen Toleranzanforderungen bei einem Objektivwechsel gerecht zu werden. Im Fall der erfindungsgemäßen Objektivwechselvorrichtung muss lediglich eine Objektivaufnahme der Übernahmevorrichtung zur optischen Achse des Miroskopsystems einmalig ausgerichtet werden. Jedes aktive Objektiv erhält über seinen Adapter immer die gleiche genaue Position im Mikroskopstrahlengang.The highly dynamic positioning of the active objective can be achieved with a comparatively low mass and high rigidity, particularly of the transfer device. The drive components can be designed to be compact, lightweight, and cost-effective thanks to the favorable force ratios. Unlike with conventional objective turrets, the mounting positions of the individual objectives in the transfer element do not require high levels of accuracy. Thus, each individual objective holder in an assembled turret group must be extensively machined according to the state of the art in order to meet the high tolerance requirements during an objective change. In the case of the objective changing device according to the invention, only one objective holder of the transfer device needs to be aligned to the optical axis of the microscope system once. Each active objective always receives the same precise position in the microscope beam path via its adapter.

Herkömmliche Objektiv- und Objektivrevolveranordnungen weisen beispielsweise bei Verfahren der dreidimensionalen Bildgebung wie den 3D-Sectioning Verfahren Nachteile auf, da die Einhaltung eines konstanten Abstands zwischen der zu beobachtenden Probe und dem Objektiv kaum erreicht wird. Ein sich verändernder Abstand hat einen negativen Einfluss auf die Qualität der Bildaufnahme. Die Erfindung ermöglicht eine verbesserte Einhaltung eines solchen konstanten Abstands.Conventional objective and nosepiece arrangements have disadvantages, for example, in three-dimensional imaging methods such as 3D sectioning, since maintaining a constant distance between the sample to be observed and the objective is rarely achieved. A changing distance has a negative impact on the quality of the image acquisition. The invention enables improved maintenance of such a constant distance.

Die erfindungsgemäße Objektivwechselvorrichtung ermöglicht vorteilhaft eine schnelle, präzise und wiederholgenaue Zustellung unterschiedlicher Objektive aus der Übergabeposition in die Arbeitsposition.The lens changing device according to the invention advantageously enables fast, precise and repeatable delivery of different lenses from the transfer position to the working position.

Die Aufgabe wird ferner mit einem Verfahren zum Zustellen eines mit einem Adapter versehenen und in einer Objektivhalterung gehaltenen Objektivs in eine optische Achse eines Mikroskopsystems gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte des Zustellens eines ausgewählten aktiven Objektivs in eine Übergabeposition, wobei eine Objektivachse des aktiven Objektivs in der Übergabeposition nicht mit der optischen Achse des Mikroskopsystems zusammenfällt und des Transportierens des aktiven Objektivs von der Übergabeposition entlang einer Transportstrecke und in einer Transportrichtung im Wesentlichen orthogonal zur optischen Achse des Mikroskopsystems zu einer Arbeitsposition mittels einer Übernahmevorrichtung. Dabei fällt die Objektivachse des aktiven Objektivs in der Arbeitsposition mit der optischen Achse des Mikroskopsystems zusammen. Die Länge der Transportstrecke ist kürzer als die Ausdehnung der Objektivhalterung in der Transportrichtung gewählt, sodass sich mindestens Bereiche des Adapters des an der Arbeitsposition befindlichen aktiven Objektivs noch innerhalb der Ausdehnung der Objektivhalterung befinden. In einem weiteren Schritt erfolgt ein gesteuertes Bewegen des in der Arbeitsposition befindlichen aktiven Objektivs entlang der optischen Achse zum Fokussieren des aktiven Objektivs.The object is further achieved by a method for delivering a and held in a lens holder into an optical axis of a microscope system. The method according to the invention comprises the steps of advancing a selected active lens into a transfer position, wherein an objective axis of the active lens in the transfer position does not coincide with the optical axis of the microscope system, and transporting the active lens from the transfer position along a transport path and in a transport direction substantially orthogonal to the optical axis of the microscope system to a working position by means of a transfer device. In this case, the objective axis of the active lens in the working position coincides with the optical axis of the microscope system. The length of the transport path is selected to be shorter than the extent of the lens holder in the transport direction, so that at least regions of the adapter of the active lens located at the working position are still located within the extent of the lens holder. In a further step, a controlled movement of the active lens located in the working position along the optical axis takes place to focus the active lens.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Auswählen eines aktiven Objektivs aus einer Anzahl von Objektiven vorangestellt sein.The method according to the invention can be preceded by selecting an active objective from a number of objectives.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird das aktive Objektiv in der Übergabeposition eine Strecke parallel zur optischen Achse des Mikroskopsystems verschoben und dann zur Arbeitsposition transportiert. Infolge der parallelen Verschiebung wird das aktive Objektiv aus der Objektivhalterung gelöst. Damit ist das gelöste aktive Objektiv entsperrt und in Transportrichtung, insbesondere orthogonal zur optischen Achse des Mikroskopsystems beweglich.In one embodiment of the method, the active lens is moved a distance parallel to the optical axis of the microscope system in the transfer position and then transported to the working position. As a result of this parallel movement, the active lens is released from the lens holder. The released active lens is thus unlocked and can be moved in the transport direction, in particular orthogonally to the optical axis of the microscope system.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Abbildungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Objektivs mit einem Adapter;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Objektivübergabeelements mit einem Objektiv mit Adapter an einer Übergabeposition;
  • 3 eine schematische Darstellung einer Übernahmevorrichtung;
  • 4 eine schematische Darstellung des Objektivs und der Übernahmevorrichtung mit Adapter in der Übernahmevorrichtung, Schlitten und DIC-Schieber;
  • 5 eine schematische Darstellung des Objektivs und der Übernahmevorrichtung mit Abstreifer in der Übernahmevorrichtung;
  • 6a und 6b eine schematische Darstellung einer Ausführung der erfindungsgemäßen Objektivwechselvorrichtung für eine aufrechte Anordnung 6a in einer seitlichen Ansicht und 6b in einer Ansicht von unten;
  • 7a und 7b eine schematische Darstellung einer Ausführung der erfindungsgemäßen Objektivwechselvorrichtung für eine aufrechte Anordnung in einer Ansicht von unten, mit 7a: einem Adapter im vollständig eingeschobenen Zustand, und 7b: dem Adapter in einer Arbeitsposition;
  • 8a bis 8d eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Objektivwechselvorrichtung in vier Betriebszuständen; 8a: während des Bestückens des Objektivübergabeelements; 8b: mit einem in die Übergabeposition zugestellten aktiven Objektiv; 8c: mit einem in die Arbeitsposition zugestellten aktiven Objektiv und 8d: mit einem fokussierten aktiven Objektiv und
  • 9a bis 9d eine schematische Darstellung der Schritte zur Zustellung eines Objektivs aus einer Übergabeposition in eine Arbeitsposition: 9a mit einem Objektiv in der Übergabeposition; 9b dem Objektiv im angehobenen Zustand; 9c dem Objektiv in der Arbeitsposition und 9d dem Objektiv während einer Fokussierbewegung in Z-Richtung.
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments and figures. They show:
  • 1 a schematic representation of a lens with an adapter;
  • 2 a schematic representation of a lens transfer element with a lens with adapter at a transfer position;
  • 3 a schematic representation of a transfer device;
  • 4 a schematic representation of the lens and the transfer device with adapter in the transfer device, carriage and DIC slider;
  • 5 a schematic representation of the lens and the transfer device with wiper in the transfer device;
  • 6a and 6b a schematic representation of an embodiment of the lens changing device according to the invention for an upright arrangement 6a in a side view and 6b in a view from below;
  • 7a and 7b a schematic representation of an embodiment of the lens changing device according to the invention for an upright arrangement in a view from below, with 7a: an adapter in the fully inserted state, and 7b: the adapter in a working position;
  • 8a to 8d a schematic representation of an objective changing device according to the invention in four operating states; 8a: during loading of the objective transfer element; 8b: with an active objective moved into the transfer position; 8c: with an active objective moved into the working position; and 8d: with a focused active objective and
  • 9a to 9d a schematic representation of the steps for moving a lens from a transfer position to a working position: 9a with a lens in the transfer position; 9b the lens in the raised state; 9c the lens in the working position and 9d the lens during a focusing movement in the Z direction.

Die Darstellungen der Ausführungsbeispiele sind beispielhaft und schematisch. Gleiche Bezugszeichen benennen gleiche technische Elemente, falls dies nicht ausdrücklich anders angegeben ist.The representations of the embodiments are exemplary and schematic. The same reference numerals designate the same technical elements unless expressly stated otherwise.

Ein Objektiv 6 mit einem Adapter 7 ist in 1 beispielhaft gezeigt. Der Adapter 7 besitzt einen Bund 73, der oben und unten plane Auflageflächen aufweist. In einem Sockel 75 des Adapters 7 ist ein Schacht 74 vorhanden (siehe auch 5), in dem ein optisches Element 8, hier ein DIC-Schieber 8, quer zur Objektivachse 61 eingeschoben und gehalten werden kann. Der DIC-Schieber 8 kann aus dem Schacht 74 entnommen werden. An einem Sockel des Adapters 7 sind Anlageflächen 71 sowie Führungsflächen 72 vorhanden. Die Anlageflächen 71 dienen der Sicherstellung einer gewünschten Soll-Positionierung, wenn diese mit entsprechenden Justierflächen 51 (siehe 3, 4 und 9a bis 9d) in Kontakt stehen.A lens 6 with an adapter 7 is in 1 shown as an example. The adapter 7 has a collar 73, which has flat contact surfaces at the top and bottom. In a base 75 of the adapter 7, there is a shaft 74 (see also 5 ), in which an optical element 8, here a DIC slider 8, can be inserted and held transversely to the lens axis 61. The DIC slider 8 can be removed from the shaft 74. On a base of the adapter 7, contact surfaces 71 and guide surfaces 72 are provided. The contact surfaces 71 serve to ensure a desired target positioning when this is aligned with corresponding adjustment surfaces 51 (see 3, 4 and 9a to 9d ) are in contact.

Ein Objektivübergabeelement oder kurz Übergabeelement 3 ist in 2 als Bestandteil einer Objektivwechselvorrichtung 2 (siehe 6 bis 9d) und eines Mikroskops 1 (nicht näher dargestellt) gezeigt.A lens transfer element or short transfer element 3 is in 2 as part of a lens changing device 2 (see 6 to 9 days ) and a microscope 1 (not shown in detail).

Das Übergabeelement 3 ist als ein Revolver mit vier Objektivhalterungen 4 in Form von Gabeln 41 ausgebildet. In einer der Gabeln 41 ist ein Adapter 7 mit einem Objektiv 6 gehalten. Dabei sitzt der Adapter 7 mit einer planen unteren Auflagefläche seines Bundes 73 auf den Schenkeln 42 der betreffenden Gabel 41 auf. Die Enden der Gabeln 41 sind eine kurze Strecke aufeinander zu gerichtet, sodass die Gabeln 41 leicht geschlossen sind. Dadurch wird der Adapter 7 in der Objektivhalterung 4 auch bei auftretenden Fliehkräften gehalten. Das Übergabeelement 3 ist mittels eines Antriebs 32 und einer Steuereinheit 116 gesteuert um eine zentrale Drehachse 31 drehbar, so dass die einzelnen Objektivhalterungen 4 jeder Position auf ihrer Umlaufbahn zugestellt werden können. Auf den in die jeweilige Gabel 41 weisenden Innenseiten der Schenkel 42 sind Führungen 44 in Form von Erhebungen vorhanden, die zu entsprechenden Führungsflächen 72 des Adapters 7 beziehungsweise der Adapter 7 korrespondierend ausgebildet sind (siehe 3).The transfer element 3 is designed as a revolver with four lens holders 4 in the form of forks 41. An adapter 7 with a lens 6 is held in one of the forks 41. The adapter 7 sits with a flat lower support surface of its collar 73 on the legs 42 of the respective fork 41. The ends of the forks 41 are directed towards each other for a short distance so that the forks 41 are slightly closed. This holds the adapter 7 in the lens holder 4 even when centrifugal forces occur. The transfer element 3 is rotatable about a central axis of rotation 31 by means of a drive 32 and a control unit 116 so that the individual lens holders 4 can be delivered to any position on their orbit. On the inner sides of the legs 42 pointing into the respective fork 41, guides 44 in the form of elevations are provided, which are designed to correspond to the corresponding guide surfaces 72 of the adapter 7 or the adapter 7 (see 3 ).

Mindestens die Enden der Schenkel 42 können federnd ausgeführt sein, um ein seitliches Einschieben beziehungsweise Ausrücken des Adapters 7 zu ermöglichen, wobei jeweils die Federkraft der federnden Enden überwunden werden muss.At least the ends of the legs 42 can be designed to be resilient in order to enable the adapter 7 to be pushed in or out laterally, whereby the spring force of the resilient ends must be overcome in each case.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Übernahmevorrichtung 5, an der ein Greifer 110, ein Antrieb 113 des Greifers 110 und eine Objektivaufnahme 53 zur Aufnahme eines mit einem Adapter 7 versehenen Objektivs 6 vorhanden sind. Der mittels des Antriebs 113 gesteuert antreibbare Greifer 110 ist entlang einer Transportrichtung TR und über eine Transportstrecke TS hin und her bewegbar (durch einen Doppelpfeil symbolisiert). Im eingebauten Zustand in die einsatzbereite Objektivwechselvorrichtung 2 ist die Transportrichtung TR orthogonal zur optischen Achse 11 (siehe 5 und 8c) des Mikroskops 1 gerichtet. 3 shows an embodiment of a transfer device 5, on which a gripper 110, a drive 113 of the gripper 110, and a lens holder 53 for receiving a lens 6 provided with an adapter 7 are present. The gripper 110, which can be driven by the drive 113, can be moved back and forth along a transport direction TR and over a transport path TS (symbolized by a double arrow). When installed in the ready-to-use lens changing device 2, the transport direction TR is orthogonal to the optical axis 11 (see 5 and 8c ) of microscope 1.

Der Antrieb 113 steht mit der Steuereinheit 116 in Verbindung und ist mittels dieser ansteuerbar. Die dargestellte Übernahmevorrichtung 5 ist außerdem mit einem Abstreifer 112 ausgerüstet, der auf dem Greifer 110 montiert ist. Die Wirkungsweise des Abstreifers 112 wird unten zu 5, 6a und 6b erläutert.The drive 113 is connected to the control unit 116 and can be controlled by it. The illustrated transfer device 5 is also equipped with a stripper 112, which is mounted on the gripper 110. The operation of the stripper 112 is explained below. 5 , 6a and 6b explained.

In einem Bereich der Objektivaufnahme 53 ist wenigstens eine Justierfläche 51 vorhanden. An diese kann ein Adapter 7 mit wenigstens einer entsprechend geformten und an dem Adapter 7 angeordneten Anlagefläche 71 in Kontakt gebracht werden. Sind Anlagefläche 71 und Justierfläche 51 in Kontakt, ist eine Soll-Position des Adapters 7 innerhalb der Objektivaufnahme 53 erzielt. Um eine lagerichtige Positionierung des Adapters 7 in der Objektivaufnahme 53 zu sichern, sind Führungen 52 an der Objektivaufnahme 53 sowie Führungsflächen 72 an dem Adapter 7 vorhanden, die zueinander korrespondieren.At least one adjustment surface 51 is provided in an area of the lens mount 53. An adapter 7 can be brought into contact with this adjustment surface by means of at least one correspondingly shaped contact surface 71 arranged on the adapter 7. When the contact surface 71 and the adjustment surface 51 are in contact, a desired position of the adapter 7 within the lens mount 53 is achieved. To ensure the correct positioning of the adapter 7 in the lens mount 53, guides 52 are provided on the lens mount 53 and guide surfaces 72 on the adapter 7, which correspond to one another.

Die Objektivaufnahme 53 ist optional mit Kontaktelementen 118 versehen, die jeweils als Kontaktflächen oder als Kontaktstifte ausgebildet sein können. Ein in die Objektivaufnahme 53 aufzunehmender Adapter 7 kann ebenfalls Kontaktelemente 118 aufweisen, die in Lage, Form und Gestaltung zu allen oder einigen der Kontaktelemente 118 der Objektivaufnahme 53 korrespondieren. Über die Kontaktelemente 118 sind elektrische Steuerbefehle von der Steuereinheit 116 und/oder Informationen über aktuelle Steuerungszustände des Objektivs 6 und/oder Adapters 7 an die Steuereinheit 116 übermittelbar. Des Weiteren kann über die Kontaktelemente 118 eine Stromversorgung von Bauteilen des Objektivs 6, beispielsweise von motorischen Antrieben und/oder Sensoren, realisiert sein.The lens mount 53 is optionally provided with contact elements 118, which can each be designed as contact surfaces or as contact pins. An adapter 7 to be accommodated in the lens mount 53 can also have contact elements 118, which correspond in position, shape, and design to all or some of the contact elements 118 of the lens mount 53. Electrical control commands from the control unit 116 and/or information about current control states of the lens 6 and/or adapter 7 can be transmitted to the control unit 116 via the contact elements 118. Furthermore, a power supply to components of the lens 6, for example, motor drives and/or sensors, can be realized via the contact elements 118.

In der Ansicht des Adapters 7 und des Objektivs 6 ist das in dem Schacht 74 eingeschobene optische Element 8 in seiner Ausführung als DIC-Schieber 8 zu sehen.In the view of the adapter 7 and the lens 6, the optical element 8 inserted into the shaft 74 can be seen in its design as a DIC slider 8.

Eine Steuerung der Bewegungen des Greifers 110 erfolgt im Zusammenwirken des Antriebs 113 und einer durch diesen angetriebenen Kurvenscheibe 117 (4). Die Kurvenscheibe 117 greift mit einem Mitnehmer in eine entsprechende Aussparung des Greifers 110 ein und überträgt über diesen eine Schub-beziehungsweise Zugbewegung auf den Greifer 110, der dadurch entsprechend entlang der Transportstrecke TS bewegt wird.The movements of the gripper 110 are controlled by the interaction of the drive 113 and a cam disk 117 driven by the latter ( 4 ). The cam disc 117 engages with a driver in a corresponding recess of the gripper 110 and transmits a pushing or pulling movement to the gripper 110, which is thereby moved accordingly along the transport path TS.

Das in 5 gezeigte Ausführungsbeispiel der Übernahmevorrichtung 5 ist mit einem Schlitten 9 ausgerüstet, der auf einer Schlittenbahn 10 geführt ist und mittels eines Antriebs 120 gesteuert angetrieben wird. Der Schlitten 9 ist mit einem Magnet 111 in Form eines Permanentmagneten versehen. Der Schlitten 9 kann an ein optisches Element 8, hier den DIC-Schieber 8, so dicht herangefahren werden, dass der Magnet 111 mit einem magnetischen Bereich des DIC-Schiebers 8 wechselwirkt und eine lösbare Haltekraft zwischen DIC-Schieber 8 und Magnet 111 vorliegt. Der magnetische Bereich des DIC-Schiebers 8 kann ein weiteres Magnet und/oder ein zur magnetischen Wechselwirkung geeigneter Bereich sein. Beispielsweise kann dieser Bereich aus Eisen bestehen oder Eisen enthalten.The 5 The embodiment of the transfer device 5 shown is equipped with a carriage 9, which is guided on a carriage track 10 and driven in a controlled manner by means of a drive 120. The carriage 9 is provided with a magnet 111 in the form of a permanent magnet. The carriage 9 can be moved so close to an optical element 8, here the DIC slide 8, that the magnet 111 interacts with a magnetic region of the DIC slide 8 and a releasable holding force is present between the DIC slide 8 and the magnet 111. The magnetic region of the DIC slide 8 can be another magnet and/or a region suitable for magnetic interaction. For example, this region can consist of iron or contain iron.

In der 5 ist ein Adapter 7 gezeigt, der mittels des Greifers 110 in die Objektivaufnahme 53 (siehe z. B. 4) gezogen wurde und dessen überdeckte und nicht sichtbare Anlageflächen 71 an den ebenfalls überdeckten und nicht sichtbaren Justierflächen 51 anliegen. Der besseren Übersicht halber ist ein mit dem Adapter 7 verbundenes Objektiv 6 nicht gezeigt. Die Objektivachse 61 des in der Soll-Position gehaltenen Objektivs 6 fällt mit der optischen Achse 11 des Mikroskops 1 zusammen. Der Antrieb 120 des Schlittens 9 ist im Beispiel als ein motorisch angetriebener Zahnriemen ausgeführt.In the 5 an adapter 7 is shown, which is inserted into the lens mount 53 (see e.g. 4 ) and whose covered and invisible contact surfaces 71 are connected to the also covered and invisible adjustment surfaces 51. For the sake of clarity, an objective 6 connected to the adapter 7 is not shown. The objective axis 61 of the objective 6 held in the desired position coincides with the optical axis 11 of the microscope 1. The drive 120 of the carriage 9 is designed in the example as a motor-driven toothed belt.

Sowohl der Antrieb 113 des Greifers 110, der Antrieb 120 des Schlittens 9 als auch ein Antrieb 119 zur Bewegung der Übernahmevorrichtung 5 in Z-Richtung (nachfolgend auch: Z-Antrieb 119) und relativ zu einem Stativ 115 der Objektivwechselvorrichtung 2 sind mit der Steuereinheit 116 verbunden und durch diese ansteuerbar.Both the drive 113 of the gripper 110, the drive 120 of the carriage 9 and a drive 119 for moving the transfer device 5 in the Z direction (hereinafter also: Z drive 119) and relative to a stand 115 of the lens changing device 2 are connected to the control unit 116 and can be controlled by it.

Um eine präzise und reibungsarme Bewegung in Z-Richtung zu ermöglichen, befinden sich zwischen der Übernahmevorrichtung 5 und dem Stativ 115 Führungselemente 114 in Form von Gleit-, Kugel- und/oder Rollenführungen.In order to enable precise and low-friction movement in the Z direction, guide elements 114 in the form of sliding, ball and/or roller guides are located between the transfer device 5 and the stand 115.

In 5 ist der DIC-Schieber 8 aus dem Strahlengang des Mikroskops 1 gezogen und wird nicht länger von den optischen Achsen 11, 61 durchstoßen. Ein Anteil des DIC-Schiebers 8 befindet sich noch in dem Schacht 74. Um den DIC-Schieber 8 für entsprechende Bildaufnahmen zu verwenden oder um den DIC-Schieber 8 wieder in den Adapter 7 zurückzuschieben, damit beispielsweise der Adapter 7 gewechselt werden kann, wird der Antrieb 120 durch die Steuereinheit 116 angesteuert und der Schlitten 9 auf den Adapter 7 zu bewegt. Ist der DIC-Schieber 8 in den Adapter 7 eingeschoben, kann die Bildaufnahme im DIC-Verfahren erfolgen. Soll dagegen der Adapter 7 gewechselt werden, wird der Antrieb 113 angesteuert und der Greifer 110 in der Transportrichtung TR bewegt. Während dieser Bewegung wird der auf dem Greifer 110 montierte Abstreifer 112 gegen den Adapter 7 und den aus dem Schacht 74 ragenden Teil des optischen Elements 8 geführt und drückt den Adapter 7 und das optische Element 8 von der Übernahmevorrichtung 5 weg. Dabei wird die Haltekraft zwischen Magnet 111 und optischem Element 8 überwunden und das optische Element 8 wird von dem Magnet 111 gelöst. Diese Ausführungsmöglichkeit ist vorgesehen, wenn das optische Element 8 an dem Adapter 7 verbleibt und mit diesem zusammen gewechselt wird.In 5 the DIC slider 8 is pulled out of the beam path of the microscope 1 and is no longer penetrated by the optical axes 11, 61. A portion of the DIC slider 8 is still located in the shaft 74. In order to use the DIC slider 8 for corresponding image recordings or to push the DIC slider 8 back into the adapter 7 so that, for example, the adapter 7 can be changed, the drive 120 is controlled by the control unit 116 and the carriage 9 is moved towards the adapter 7. If the DIC slider 8 is pushed into the adapter 7, the image recording can take place using the DIC method. If, on the other hand, the adapter 7 is to be changed, the drive 113 is controlled and the gripper 110 is moved in the transport direction TR. During this movement, the stripper 112 mounted on the gripper 110 is guided against the adapter 7 and the part of the optical element 8 protruding from the shaft 74, pushing the adapter 7 and the optical element 8 away from the transfer device 5. In doing so, the holding force between the magnet 111 and the optical element 8 is overcome, and the optical element 8 is released from the magnet 111. This embodiment is provided if the optical element 8 remains on the adapter 7 and is replaced together with it.

In einer weiteren Ausführungsmöglichkeit wird das optische Element 8 vor einem Wechsel des Adapters 7 aus dem Schacht 74 entfernt und verbleibt an dem Schlitten 9.In a further embodiment, the optical element 8 is removed from the shaft 74 before changing the adapter 7 and remains on the carriage 9.

Der Schlitten 9 kann anschließend wieder in eine von der Objektivaufnahme 53 entfernte Position gefahren werden, um ein unbeabsichtigtes Ankoppeln an einen DIC-Schieber 8 eines als nächstes in die Objektivaufnahme 53 gebrachten Adapters 7 zu vermeiden. Ist der Magnet 111 ein Elektromagnet, reicht es diesen abzuschalten.The carriage 9 can then be moved back to a position away from the lens mount 53 to prevent inadvertent coupling to a DIC slider 8 of an adapter 7 that is subsequently inserted into the lens mount 53. If the magnet 111 is an electromagnet, it is sufficient to switch it off.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Objektivwechselvorrichtung 2 ist in den beiden 6a und 6b gezeigt. Die Objektivwechselvorrichtung 2 ist für eine aufrechte Anordnung von Übergabeelement 3 und Übernahmevorrichtung 5 konstruiert.A further embodiment of the lens changing device 2 according to the invention is shown in the two 6a and 6b shown. The lens changing device 2 is designed for an upright arrangement of the transfer element 3 and the receiving device 5.

Die Objektivhalterungen 4 sind wiederum als Gabeln 41 (siehe 2) ausgebildet, weisen aber ein weiteres Halteelement 43 auf. In den 6a und 6b ist jeweils eines der dargestellten weiteren Halteelemente 43 in einem geöffneten Zustand gezeigt und wird deshalb als weiteres Halteelement 43o bezeichnet.The lens holders 4 are again designed as forks 41 (see 2 ), but have a further holding element 43. In the 6a and 6b In each case, one of the further holding elements 43 shown is shown in an open state and is therefore referred to as a further holding element 43o.

Bei der aufrechten Anordnung wird jeweils ein Adapter 7 seitlich in einen Spalt 45 zwischen der Objektivhalterung 4 -hier als Gabel 41 ausgeführt- und dem jeweiligen weiteren Halteelement 43 eingeschoben. Dieses kann in Form eines federnden Gelenks ausgelegt sein. Beim Einsetzen des Adapters 7 wird das weitere Halteelement 43 durch den ausgeübten seitlichen Druck des Adapterbundes 73 (siehe 1, 2) geöffnet. Ist der Adapter 7 in die Endposition in der Objektivhalterung 4 geschoben, lässt der seitliche Druck auf das weitere Halteelement 43 nach und dieses zieht sich wieder um den Bund 73 zu. Der Adapter 7 und gegebenenfalls das Objektiv 6 werden somit sicher bei Bewegungen des Übergabeelements 3 gehalten.In the upright arrangement, an adapter 7 is inserted laterally into a gap 45 between the lens holder 4 - here designed as a fork 41 - and the respective further holding element 43. This can be designed in the form of a spring-loaded joint. When inserting the adapter 7, the further holding element 43 is held in place by the lateral pressure exerted by the adapter collar 73 (see 1 , 2 ) is opened. Once the adapter 7 is pushed into the final position in the lens holder 4, the lateral pressure on the additional holding element 43 decreases, and this element retracts around the collar 73. The adapter 7 and, if applicable, the lens 6 are thus securely held during movements of the transfer element 3.

Eines der Objektive 6, hier als aktives Objektiv 6a bezeichnet, wird mittels des Greifers 110 in die Objektivaufnahme 53 der Übernahmevorrichtung 5 gezogen. Bevor das aktive Objektiv 6a nun in Z-Richtung bewegt werden kann, um dieses beispielsweise auf eine Objektebene zu fokussieren, muss ein weiteres Element, beispielsweise ein motorisch angesteuerter Hebel, gegen die Federkraft des weiteren Halteelementes 43 wirken. Dabei muss Letzteres aufgedrückt werden, bis das aktive Objektiv 6a, insbesondere dessen Adapter 7, nicht mehr durch das weitere Halteelement 43o gesperrt ist und in Z-Richtung frei bewegt werden kann.One of the lenses 6, referred to here as the active lens 6a, is pulled into the lens receptacle 53 of the transfer device 5 by means of the gripper 110. Before the active lens 6a can be moved in the Z direction, for example, to focus it on an object plane, another element, such as a motor-driven lever, must act against the spring force of the additional holding element 43. The latter must be pressed open until the active lens 6a, in particular its adapter 7, is no longer locked by the additional holding element 43o and can be moved freely in the Z direction.

Die Enden der Gabelschenkel 42 können in Nuten geführt sein um die Objektive 6 gegen die Schwerkraft im Magazin zu halten.The ends of the fork legs 42 can be guided in grooves to hold the lenses 6 in the magazine against gravity.

Um den Adapter 7 während einer Drehung der Objektivhalterung 4 gegen ein Herausschleudern zu sichern, können der Adapter 7 und die Objektivhalterung 4 mindestens je einen Magneten 111 aufweisen. Eine erzeugte Magnetkraft zwischen den Magneten 111 der Objektivhalterung 4 und des Adapters 7 hält den Adapter 7 gegen im Betrieb der Objektivhalterung 4 vorgesehenen Radialkräften. Alternativ weist nur der Adapter 7 oder die Objektivhalterung 41 mindestens einen Magneten 111 auf, wenn das jeweilige Gegenstück einem (ferro-)magnetischen Material besteht.In order to secure the adapter 7 against being thrown out during rotation of the lens holder 4, the adapter 7 and the lens holder 4 can each have at least one magnet 111. A magnetic force generated between the magnets 111 of the lens holder 4 and the The adapter 7 holds the adapter 7 against radial forces provided during operation of the lens mount 4. Alternatively, only the adapter 7 or the lens mount 41 has at least one magnet 111 if the respective counterpart is made of a (ferro-)magnetic material.

Alternativ können die weiteren Halteelemente 43 als eine federnde Rast ausgeführt sein. Der Adapter 7 wird von unten in die jeweilige Objektivhalterung 4 eingesetzt und muss über eine federnde Rast bewegt werden. Deren Federkraft ist so dimensioniert, dass die Masse des jeweiligen Objektivs 6 mit Adapter 7 gegen die Schwerkraft gehalten wird.Alternatively, the additional retaining elements 43 can be designed as a spring-loaded catch. The adapter 7 is inserted into the respective lens mount 4 from below and must be moved via a spring-loaded catch. The spring force is dimensioned such that the mass of the respective lens 6 with the adapter 7 is held against gravity.

7a und 7b zeigen eine alternative Ausführung des weiteren Halteelements 43. Dieses ist als ein Halteblech ausgebildet, das im Bereich der Gabel 41 von der Objektivhalterung 4 beabstandet ist und so zwischen Halteblech und Objektivhalterung 4 der Spalt 45 gebildet ist. Der Adapter 7 ist mit seinem Bund 73 in den Spalt 45 eingeschoben und liegt mit dem Bund 73 mindestens entlang von Abschnitten des Bunds 73 auf dem weiteren Halteelement 43 auf (7a). 7a and 7b show an alternative embodiment of the further holding element 43. This is designed as a holding plate which is spaced apart from the lens holder 4 in the area of the fork 41, thus forming the gap 45 between the holding plate and the lens holder 4. The adapter 7 is inserted into the gap 45 with its collar 73 and rests with the collar 73 at least along sections of the collar 73 on the further holding element 43 ( 7a) .

Das als Halteblech ausgebildete weitere Halteelement 43 weist in die Öffnung der Gabel 41 ragende Vorsprünge 431 und/oder teilkreisförmige Ausschnitte 432 auf. Diese korrespondieren mit den Abmaßen des Bundes 73 derart, dass der in die Arbeitsposition WP (durch einen Pfeil symbolisiert) bewegte Adapter 7, in mindestens einer Richtung entlang der Objektivachse 61 an dem weiteren Halteelement 43 vorbeigeführt werden kann (7b).The further holding element 43, designed as a holding plate, has projections 431 and/or partially circular cutouts 432 projecting into the opening of the fork 41. These correspond to the dimensions of the collar 73 such that the adapter 7, moved into the working position WP (symbolized by an arrow), can be guided past the further holding element 43 in at least one direction along the lens axis 61 ( 7b) .

Alternativ können auch ein oder mehrere Elektromagnete verwendet werden, um die Objektive 6 und/oder Adapter 7 in der Objektivhalterung 4 zu halten. Diese werden abgeschaltet sobald die Klemmung des Adapters 7 erfolgt ist.Alternatively, one or more electromagnets can be used to hold the lenses 6 and/or adapters 7 in the lens holder 4. These are switched off as soon as the adapter 7 is clamped.

Alternativ können auch Permanentmagnete an Adapter 7 und Übergabeelement 3 so ausgeführt sein, dass sich deren entgegengesetzten Pole gegenüber stehen und sich gegenseitig anziehen. Durch eine Bewegung beispielsweise senkrecht zur Objektivachse 61 oder eine Drehbewegung um die Objektivachse 61 kann diese so erzeugte Haltekraft aufgehoben werden. Die Trennung kann beispielsweise durch weitere Magnete am Übergabeelement 3 verstärkt werden, die nach der Bewegung Magneten gleicher Polung am Adapter 7 gegenüberstehen. Die auftretenden Abstoßungskräfte unterstützen die Trennung von Adapter 7 und Übergabeelement 3.Alternatively, permanent magnets on adapter 7 and transfer element 3 can be designed so that their opposite poles face each other and attract each other. This holding force can be canceled by a movement, for example, perpendicular to the lens axis 61 or a rotational movement around the lens axis 61. The separation can be reinforced, for example, by additional magnets on the transfer element 3, which, after the movement, face magnets of the same polarity on the adapter 7. The resulting repulsive forces support the separation of adapter 7 and transfer element 3.

Anhand der 8a bis 8d und 9a bis 9d wird das Verfahren zum Zustellen eines mit einem Adapter 7 versehenen und in einer Objektivhalterung 4 gehaltenen Objektivs 6 in die optische Achse 11 eines Mikroskopsystems 1 am Beispiel einer inversen Anordnung beschrieben.Based on the 8a to 8d and 9a to 9d The method for advancing an objective 6 provided with an adapter 7 and held in an objective holder 4 into the optical axis 11 of a microscope system 1 is described using the example of an inverse arrangement.

Aus einer Anzahl von in dem Übergabeelement 3 gehaltenen Objektiven 6 mit Adaptern 7 wird eines als aktives Objektiv 6a ausgewählt (8a). Das Übergabeelement 3 wird mittels des Antriebs 32 gesteuert um die Drehachse 31 gedreht, bis das aktive Objektiv 6a einer Übergabeposition CP zugestellt ist. Dabei fallen die Objektivachse 61 und eine optische Achse 11 des Mikroskops 1 nicht zusammen, sind aber zueinander parallel ausgerichtet. Alle in dem Übergabeelement 3 vorgehaltenen Objektive 6 und 6a sind über ihre jeweiligen Adapter 7 in den Objektivhalterungen 4 gehalten und gegen seitlich gerichtete Bewegungen gesichert. Die Transportstrecke TS ist zur Verdeutlichung der Erfindung mit mehr als dem halben Durchmesser des Objektivs 6 dargestellt.From a number of lenses 6 with adapters 7 held in the transfer element 3, one is selected as the active lens 6a ( 8a) The transfer element 3 is rotated about the rotation axis 31 by means of the drive 32 until the active objective 6a is advanced to a transfer position CP. The objective axis 61 and an optical axis 11 of the microscope 1 do not coincide, but are aligned parallel to each other. All objectives 6 and 6a held in the transfer element 3 are held in the objective holders 4 via their respective adapters 7 and secured against lateral movement. To clarify the invention, the transport path TS is shown with more than half the diameter of the objective 6.

Die Übernahmevorrichtung 5 wird mittels des Z-Antriebs 119 in Z-Richtung angehoben bis der Adapter 7 des aktiven Objektivs 6a mit der Übernahmevorrichtung 5 in Kontakt gelangt und das aktive Objektiv 6a mit seinem Adapter 7 soweit aus der Objektivhalterung 4 gehoben ist, dass dieses in einer Transportrichtung TR im Wesentlichen orthogonal zur optischen Achse 11 des Mikroskops 1 bewegt werden kann (8b). Die dabei zurückgelegte Transportstrecke TS ist durch den Abstand von optischer Achse 11 und Objektivachse 61 gegeben. Diese seitliche Bewegung wird möglich, da der Adapter 7 des angehobenen Objektivs 6 mittels der Übernahmevorrichtung 5 etwas aus der Objektivhalterung 4 gehoben und/oder ein die seitliche Bewegung sperrendes Element geöffnet wird.The transfer device 5 is lifted in the Z direction by means of the Z drive 119 until the adapter 7 of the active objective 6a comes into contact with the transfer device 5 and the active objective 6a with its adapter 7 is lifted out of the objective holder 4 to such an extent that it can be moved in a transport direction TR essentially orthogonal to the optical axis 11 of the microscope 1 ( 8b) The transport distance TS traveled in this process is determined by the distance between the optical axis 11 and the lens axis 61. This lateral movement is possible because the adapter 7 of the raised lens 6 is slightly lifted out of the lens holder 4 by the transfer device 5 and/or an element blocking the lateral movement is opened.

Dabei ist der geöffnete Greifer 110 so ausgefahren, dass dieser hinter den Adapter 7 greifen und diesen mitsamt dem aktiven Objektiv 6 in der Transportrichtung TR und entlang der Transportstrecke TS aus der Übergabeposition CP in eine Arbeitsposition WP ziehen kann (8c). Das aktive Objektiv 6a wird dabei eine relativ kurze Transportstrecke TS bewegt, sodass mindestens Bereiche des Adapters 7 noch innerhalb der Ausdehnung der Objektivhalterung 4 verbleiben. Anlageflächen 71 sind gegen Justierflächen 51 der Objektivaufnahme 53 geführt und werden durch Wirkung des Greifers 110 und dessen Antriebs 113 (siehe 3, 4, 5) in Kontakt zueinander gehalten. In der Arbeitsposition WP fällt die Objektivachse 61 mit der optischen Achse 11 des Mikroskopsystems 1 zusammen.The opened gripper 110 is extended so that it can reach behind the adapter 7 and pull it together with the active lens 6 in the transport direction TR and along the transport path TS from the transfer position CP into a working position WP ( 8c ). The active lens 6a is moved a relatively short transport distance TS, so that at least areas of the adapter 7 still remain within the extent of the lens holder 4. Contact surfaces 71 are guided against adjustment surfaces 51 of the lens holder 53 and are moved by the action of the gripper 110 and its drive 113 (see 3 , 4 , 5 ) are kept in contact with each other. In the working position WP, the objective axis 61 coincides with the optical axis 11 of the microscope system 1.

Um das in der Arbeitsposition WP befindliche aktive Objektiv 6a in Bezug auf eine Objektebene einzustellen, insbesondere zu fokussieren, wird die Übernahmevorrichtung 5 mittels des Z-Antriebs 119 entlang der optischen Achse 11 des Mikroskopsystems 1 in Richtung der Z-Achse Z verfahren bis die gewünschte Einstellung erreicht ist (8d).In order to adjust, in particular to focus, the active objective 6a located in the working position WP with respect to an object plane, the transfer device 5 is moved by means of the Z-drive 119 along the optical axis 11 of the microscope system Move tems 1 in the direction of the Z-axis Z until the desired setting is reached ( 8d ).

Die 8a bis 8d illustrieren Details der Vorgänge beim Zustellen eines Objektivs 6 mit Adapter 7 aus einer Übergabeposition CP in eine Arbeitsposition WP. Die 9a zeigt den Adapter 7 des aktiven Objektivs 6a (nicht dargestellt) in der Objektivhalterung 4 des Übergabeelements 3 in der Übergabeposition CP. Die Objektivachse 6.1 des an der Übergabeposition CP befindlichen Objektivs 6 fällt nicht mit der optischen Achse 11 zusammen.The 8a to 8d illustrate details of the processes when moving a lens 6 with adapter 7 from a transfer position CP to a working position WP. 9a shows the adapter 7 of the active lens 6a (not shown) in the lens holder 4 of the transfer element 3 in the transfer position CP. The lens axis 6.1 of the lens 6 located at the transfer position CP does not coincide with the optical axis 11.

Die Übernahmevorrichtung 5 ist in 9b soweit in Richtung der Z-Achse verfahren, dass der Adapter 7 in der Objektivaufnahme 53 aufsitzt und eine geringe Strecke aus der Objektivhalterung 4 herausgehoben ist. Objektivachse 6.1 und optische Achse 11 sind parallel zueinander ausgerichtet, fallen aber nicht zusammen. Die Anlageflächen 71 des Adapters 7 und die Justierflächen 51 der Übernahmevorrichtung 5 stehen nicht miteinander in Kontakt. Der geöffnete Greifer 110 greift hinter den Adapter 7 auf eine Anlagefläche 71.The transfer device 5 is in 9b Moved in the direction of the Z-axis until the adapter 7 rests in the lens mount 53 and is lifted a short distance out of the lens holder 4. The lens axis 6.1 and the optical axis 11 are aligned parallel to each other, but do not coincide. The contact surfaces 71 of the adapter 7 and the adjustment surfaces 51 of the transfer device 5 are not in contact with each other. The open gripper 110 grips a contact surface 71 behind the adapter 7.

Die 9c zeigt den Adapter 7 nachdem der Greifer 110 gesteuert angetrieben wurde und den Adapter 7 mitsamt dem hier nicht dargestellten aktiven Objektiv 6a entlang der Transportstrecke TS (siehe 8b) in die Arbeitsposition WP gezogen hat. In der Arbeitsposition WP fallen Objektivachse 6.1 und optische Achse 11 zusammen.The 9c shows the adapter 7 after the gripper 110 has been driven in a controlled manner and the adapter 7 together with the active lens 6a (not shown here) has been moved along the transport path TS (see 8b) into the working position WP. In the working position WP, the lens axis 6.1 and optical axis 11 coincide.

9d stellt nun schematisch den in Z-Richtung entlang der optischen Achse 11 bewegten Adapter 7 dar. Dieser ist durch Wirkung des Greifers 110 sowie der Anlageflächen 71 und Justierflächen 51 hinsichtlich der Arbeitsposition WP justiert und festgeklemmt. Eine optional an dem Greifer 110 befestigte Feder drückt den Adapter 7 gegen die mindestens eine Justierfläche 51. 9d This now schematically depicts the adapter 7 moving in the Z direction along the optical axis 11. This adapter is adjusted and clamped in the working position WP by the action of the gripper 110 as well as the contact surfaces 71 and adjustment surfaces 51. A spring, optionally attached to the gripper 110, presses the adapter 7 against at least one adjustment surface 51.

BezugszeichenReference symbol

11
MikroskopsystemMicroscope system
1111
Optische Achse des MikroskopsystemsOptical axis of the microscope system
22
ObjektivwechselvorrichtungLens changing device
33
(Objektiv-)übergabeelement(Lens) transfer element
3131
Drehachseaxis of rotation
3232
Antrieb des Übergabeelements 3Drive of the transfer element 3
44
Objektivhalterunglens mount
4141
GabelFork
4242
Schenkel/federnde EndenLegs/springy ends
4343
weiteres Halteelementadditional holding element
431431
Vorsprungprojection
432432
AusschnittExcerpt
43o43o
weiteres Halteelement, geöffnetadditional holding element, open
4444
Führungguide
4545
Spaltgap
55
ÜbernahmevorrichtungTransfer device
5151
JustierflächeAdjustment surface
5252
FührungsflächeGuide surface
5353
ObjektivaufnahmeLens mount
66
Objektivlens
6a6a
aktives Objektivactive lens
6161
Objektivachselens axis
77
Adapteradapter
7171
Anlageflächecontact surface
7272
FührungsflächeGuide surface
7373
Bund (des Adapters 7)Collar (of adapter 7)
7474
Schachtshaft
7575
Sockelbase
88
optisches Element/DIC-Schieberoptical element/DIC slider
99
SchlittenSleds
1010
SchlittenbahnToboggan run
110110
Greifergripper
111111
Magnetmagnet
112112
Abstreiferscraper
113113
Antrieb (Greifer 110)Drive (Gripper 110)
114114
FührungselementeGuide elements
115115
Stativtripod
116116
SteuereinheitControl unit
117117
Kurvenscheibecam disc
118118
KontaktelementContact element
119119
Antrieb Z-RichtungDrive Z-direction
120120
Antrieb des Schlittens 9Drive of the carriage 9
121121
FederFeather
CPCP
ÜbergabepositionTransfer position
WPWP
ArbeitspositionWorking position
TSTS
TransportstreckeTransport route
TRTR
TransportrichtungTransport direction

Claims (10)

Objektivwechselvorrichtung (2) für ein Mikroskopsystem (1) mit einem Objektivübergabeelement (3) mit wenigstens einer Objektivhalterung (4) zur Halterung eines mit einem Adapter (7) versehenen Objektivs (6), wobei das Objektivübergabeelement (3) dazu ausgebildet ist, ein ausgewähltes aktives Objektiv (6) gesteuert einer Übergabeposition (CP) zuzustellen, wobei eine Objektivachse (61) des aktiven Objektivs (6) in der Übergabeposition (CP) nicht mit der optischen Achse (11) des Mikroskopsystems (1) zusammenfällt, einer Übernahmevorrichtung (5), die in Richtung der optischen Achse (11) des Mikroskopsystems (1) verstellbar ist und die mit dem Adapter (7) des aktiven Objektivs (6) in Kontakt bringbar ist und die zum Transport des aktiven Objektivs (6) entlang einer Transportstrecke (TS) in einer zur optischen Achse (11) des Mikroskopsystems (1) orthogonalen Transportrichtung (TR) zwischen der Übergabeposition (CP) und einer Arbeitsposition (WP) in der optische Achse (11) des Mikroskopsystems (1) ausgebildet ist; wobei die Transportstrecke (TS) kürzer ist als die Ausdehnung der Objektivhalterung (4) in der Transportrichtung (TR), sodass sich mindestens Bereiche des Adapters (7) des an der Arbeitsposition (WP) befindlichen aktiven Objektivs (6) noch innerhalb der Ausdehnung der Objektivhalterung (4) befinden.Objective changing device (2) for a microscope system (1) with an objective transfer element (3) with at least one objective holder (4) for holding an objective (6) provided with an adapter (7), wherein the objective transfer element (3) is designed to deliver a selected active objective (6) to a transfer position (CP) in a controlled manner, wherein an objective axis (61) of the active objective (6) in the transfer position (CP) does not coincide with the optical axis (11) of the microscope system (1), a transfer device (5) which is adjustable in the direction of the optical axis (11) of the microscope system (1) and which can be brought into contact with the adapter (7) of the active objective (6) and which is designed to transport the active objective (6) along a transport path (TS) in a transport direction (TR) orthogonal to the optical axis (11) of the microscope system (1) between the transfer position (CP) and a working position (WP) in the optical axis (11) of the microscope system (1); wherein the transport path (TS) is shorter than the extension of the lens holder (4) in the transport direction (TR), so that at least areas of the adapter (7) of the active lens (6) located at the working position (WP) are still within the extension of the lens holder (4). Objektivwechselvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übernahmevorrichtung (5) koaxial zur optischen Achse (11) des Mikroskopsystems (1) verfahrbar und zum Ausheben des aktiven Objektivs (6) an der Übergabeposition (CP) ausgebildet ist.Lens changing device (2) according to Claim 1 , characterized in that the transfer device (5) is movable coaxially to the optical axis (11) of the microscope system (1) and is designed to lift the active objective (6) at the transfer position (CP). Objektivwechselvorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übernahmevorrichtung (5) einen Greifer (110) aufweist, der zum Eingriff in das aktive Objektiv (6) ausgebildet ist, wobei der Greifer (110) in der Transportrichtung (TR) verschiebbar ist und eine Objektivaufnahme (53) vorhanden ist, die als Transportbahn für das mittels des Greifers (110) verschobene aktive Objektiv (6) ausgebildet ist.Lens changing device (2) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the transfer device (5) has a gripper (110) which is designed to engage in the active lens (6), wherein the gripper (110) is displaceable in the transport direction (TR) and a lens holder (53) is provided which is designed as a transport path for the active lens (6) displaced by means of the gripper (110). Objektivwechselvorrichtung (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektivaufnahme (53) Justierflächen (51) aufweist, an denen das aktive Objektiv (6) mit zur Anlage an den Justierflächen (51) ausgebildeten Anlageflächen (71) des Adapters (7) angelegt werden kann, wobei das jeweilige mit den Anlageflächen (71) an den Justierflächen (51) anliegende aktive Objektiv (6) parallel zur optischen Achse (11) des Mikroskopsystems (1) ausgerichtet ist.Lens changing device (2) according to Claim 3 , characterized in that the lens holder (53) has adjustment surfaces (51) to which the active lens (6) can be placed with contact surfaces (71) of the adapter (7) designed to rest on the adjustment surfaces (51), wherein the respective active lens (6) resting on the adjustment surfaces (51) with the contact surfaces (71) is aligned parallel to the optical axis (11) of the microscope system (1). Objektivwechselvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Objektivhalterung (4) eine Sperreinrichtung (43, 73) aufweist, durch deren Wirkung der Adapter (7) in der Objektivhalterung (4) mindestens in einer Richtung parallel zur optischen Achse (11) gesperrt ist.Lens changing device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that each lens holder (4) has a locking device (43, 73), by the action of which the adapter (7) is locked in the lens holder (4) at least in a direction parallel to the optical axis (11). Objektivwechselvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektivübergabeelement (3) mindestens eine Objektivhalterung (4) aufweist, die als Gabel (41) ausgebildet ist.Lens changing device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the lens transfer element (3) has at least one lens holder (4) which is designed as a fork (41). Objektivwechselvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlitten (9) zum Ankoppeln an einem optischen Element (8) vorhanden ist, das in die optische Achse (11) des Mikroskopsystems (1) beziehungsweise aus der optischen Achse (11) des Mikroskopsystems (1) beweglich ist.Objective changing device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that a carriage (9) is provided for coupling to an optical element (8) which is movable into the optical axis (11) of the microscope system (1) or out of the optical axis (11) of the microscope system (1). Objektivwechselvorrichtung (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (9) mit wenigstens einem Magnet (111) oder einem mechanischen Koppelmechanismus versehen ist, mittels dem eine lösbare Haltekraft zwischen Schlitten (9) und optischen Element (8) erzeugbar ist.Lens changing device (2) according to Claim 7 , characterized in that the carriage (9) is provided with at least one magnet (111) or a mechanical coupling mechanism by means of which a releasable holding force can be generated between the carriage (9) and the optical element (8). Verfahren zum Zustellen eines mit einem Adapter (7) versehenen und in einer Objektivhalterung (4) gehaltenen Objektivs (6) in eine optische Achse (11) eines Mikroskopsystems (1), umfassend die Schritte: Zustellen eines ausgewählten aktiven Objektivs (6) in eine Übergabeposition (CP), wobei eine Objektivachse (61) des aktiven Objektivs (6) in der Übergabeposition (CP) nicht mit der optischen Achse (11) des Mikroskopsystems (1) zusammenfällt, Transportieren des aktiven Objektivs (6) von der Übergabeposition (CP) entlang einer Transportstrecke (TS) und in einer Transportrichtung (TR) orthogonal zur optischen Achse (11) des Mikroskopsystems (1) zu einer Arbeitsposition (WP) mittels einer Übernahmevorrichtung (5), wobei die Objektivachse (61) des aktiven Objektivs (6) in der Arbeitsposition (WP) mit der optischen Achse (11) des Mikroskopsystems (1) zusammenfällt, und die Länge der Transportstrecke (TS) kürzer als die Ausdehnung der Objektivhalterung (4) in der Transportrichtung (TR) gewählt ist, sodass sich mindestens Bereiche des Adapters (7) des an der Arbeitsposition (WP) befindlichen aktiven Objektivs (6) noch innerhalb der Ausdehnung der Objektivhalterung (4) befinden und gesteuertes Verfahren des in der Arbeitsposition (WP) befindlichen aktiven Objektivs (6) entlang der optischen Achse (11) zum Fokussieren des aktiven Objektivs (6).A method for advancing an objective (6) provided with an adapter (7) and held in an objective holder (4) into an optical axis (11) of a microscope system (1), comprising the steps of: advancing a selected active objective (6) into a transfer position (CP), wherein an objective axis (61) of the active objective (6) in the transfer position (CP) does not coincide with the optical axis (11) of the microscope system (1); transporting the active objective (6) from the transfer position (CP) along a transport path (TS) and in a transport direction (TR) orthogonal to the optical axis (11) of the microscope system (1) to a working position (WP) by means of a transfer device (5), wherein the objective axis (61) of the active objective (6) in the working position (WP) coincides with the optical axis (11) of the microscope system (1), and the length of the transport path (TS) is selected to be shorter than the extent of the objective holder (4) in the transport direction (TR). such that at least areas of the adapter (7) of the active lens (6) located at the working position (WP) are still within the extent of the lens holder (4) and controlled movement of the active lens (6) located in the working position (WP) along the optical axis (11) for focusing the active lens (6). Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Objektiv (6) in der Übergabeposition (CP) eine Strecke parallel zur optischen Achse (11) des Mikroskopsystems (1) verschoben und dann zur Arbeitsposition (WP) transportiert wird, wobei das aktive Objektiv (6) infolge der Verschiebung aus der Objektivhalterung (4) gelöst wird.Procedure according to Claim 9 , characterized in that the active lens (6) in the transfer position (CP) has a distance parallel is moved to the optical axis (11) of the microscope system (1) and then transported to the working position (WP), whereby the active objective (6) is released from the objective holder (4) as a result of the displacement.
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